JPH06193878A - ガスタービン装置及びその燃料ノズル組立体 - Google Patents
ガスタービン装置及びその燃料ノズル組立体Info
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- JPH06193878A JPH06193878A JP5230196A JP23019693A JPH06193878A JP H06193878 A JPH06193878 A JP H06193878A JP 5230196 A JP5230196 A JP 5230196A JP 23019693 A JP23019693 A JP 23019693A JP H06193878 A JPH06193878 A JP H06193878A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details
- F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details
- F23D14/48—Nozzles
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- F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２種以上の燃料か、或は蒸気を噴射しながら
ガス燃料を燃焼可能で、しかもノズルキャップを容易に
交換できる燃料ノズル組立体を提供する。 【構成】 燃料ノズル組立体１のノズル基部３は、ガス
燃料及び油燃料かガス燃料及び蒸気のいずれかを受ける
入口ポート１４、３８を有し、ノズルキャップ４は、そ
れ等を噴射する出口ポート１８、１９を有する。ノズル
キャップは、上記入口ポートから上記出口ポートへとガ
スが流れる環状の導管を形成する。ノズルキャップは、
内側及び外側スリーブ１１、１２にそれぞれ形成されて
いる第１及び第２のねじ継手によりノズル基部に取り外
し可能に固定される。ロックナット９が、外側スリーブ
の前方部分１２’をその後方部分１２”に圧接して第１
のねじ継手を形成し、ロック管１０が、内側スリーブの
後方部分１１”に対してその前方部分１１’を引張し、
第２のねじ継手を形成する。
ガス燃料を燃焼可能で、しかもノズルキャップを容易に
交換できる燃料ノズル組立体を提供する。 【構成】 燃料ノズル組立体１のノズル基部３は、ガス
燃料及び油燃料かガス燃料及び蒸気のいずれかを受ける
入口ポート１４、３８を有し、ノズルキャップ４は、そ
れ等を噴射する出口ポート１８、１９を有する。ノズル
キャップは、上記入口ポートから上記出口ポートへとガ
スが流れる環状の導管を形成する。ノズルキャップは、
内側及び外側スリーブ１１、１２にそれぞれ形成されて
いる第１及び第２のねじ継手によりノズル基部に取り外
し可能に固定される。ロックナット９が、外側スリーブ
の前方部分１２’をその後方部分１２”に圧接して第１
のねじ継手を形成し、ロック管１０が、内側スリーブの
後方部分１１”に対してその前方部分１１’を引張し、
第２のねじ継手を形成する。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は、ガスタービンのための燃料ノ
ズルに関し、特に、交換可能なノズルキャップを有する
燃料ノズル組立体に関するものである。
ズルに関し、特に、交換可能なノズルキャップを有する
燃料ノズル組立体に関するものである。
【０００２】ガスタービンは、圧縮空気内で燃料を燃焼
することにより熱ガスを発生するようになっている１つ
又は複数個の燃焼器を有する燃焼系を備えている。燃料
を各燃焼器内に導入するのに燃料ノズル組立体が用いら
れる。
することにより熱ガスを発生するようになっている１つ
又は複数個の燃焼器を有する燃焼系を備えている。燃料
を各燃焼器内に導入するのに燃料ノズル組立体が用いら
れる。
【０００３】伝統的に、燃料ノズルはノズル基部とノズ
ルキャップとから構成されている。ノズル基部は、燃焼
すべき燃料を受け入れる入口ポートを有し、燃料ノズル
組立体は、この入口ポートを燃焼器自体か又は燃焼器を
囲繞する円筒体にボルト固定することにより、燃焼系に
取り付けられる。ノズルキャップには燃料出口ポートが
設けられており、これ等の燃料出口ポートは燃料を燃焼
器内に噴射する働きをする。一般に、ノズルキャップ
は、ノズル基部から燃焼器内部に延びている。ノズルキ
ャップは、燃焼器内で火炎面及び高温燃焼ガスに近接位
置するために、燃焼、侵食及び腐食に起因する劣化を受
ける。その結果、ノズルキャップは比較的頻繁に交換し
なければならない。
ルキャップとから構成されている。ノズル基部は、燃焼
すべき燃料を受け入れる入口ポートを有し、燃料ノズル
組立体は、この入口ポートを燃焼器自体か又は燃焼器を
囲繞する円筒体にボルト固定することにより、燃焼系に
取り付けられる。ノズルキャップには燃料出口ポートが
設けられており、これ等の燃料出口ポートは燃料を燃焼
器内に噴射する働きをする。一般に、ノズルキャップ
は、ノズル基部から燃焼器内部に延びている。ノズルキ
ャップは、燃焼器内で火炎面及び高温燃焼ガスに近接位
置するために、燃焼、侵食及び腐食に起因する劣化を受
ける。その結果、ノズルキャップは比較的頻繁に交換し
なければならない。
【０００４】ガスタービンは、液体燃料及びガス燃料を
含む種々の燃料で動作し、環境汚染源であるＮＯｘの形
成を最小に抑止するために燃焼器内に蒸気の注入が要求
される場合があるので、現在の燃料ノズル組立体は、少
なくとも２種類の流体を燃焼器内に導入することができ
なければならない。従って、１つの燃料から他の燃料へ
の迅速な切り換えを容易にするために、燃料ノズル組立
体は、燃料を変える際にノズルを交換する必要性が回避
できるように、いわゆる“二重燃料”型式で製作される
ことが多い。更に、燃料ノズル組立体には、排出物質制
御の目的で製作されているガス／蒸気型式のものもあ
る。
含む種々の燃料で動作し、環境汚染源であるＮＯｘの形
成を最小に抑止するために燃焼器内に蒸気の注入が要求
される場合があるので、現在の燃料ノズル組立体は、少
なくとも２種類の流体を燃焼器内に導入することができ
なければならない。従って、１つの燃料から他の燃料へ
の迅速な切り換えを容易にするために、燃料ノズル組立
体は、燃料を変える際にノズルを交換する必要性が回避
できるように、いわゆる“二重燃料”型式で製作される
ことが多い。更に、燃料ノズル組立体には、排出物質制
御の目的で製作されているガス／蒸気型式のものもあ
る。
【０００５】燃焼器内に２つの異なった流体を導入する
ことが可能でなければならないと言う燃料ノズル組立体
に課せられた要件を満たすために、現在の燃料ノズル組
立体は比較的複雑な内部通路構造を有している。一般
に、ノズルキャップは、内側及び外側スリーブを介して
ノズル基部に接続され、その場合、内側及び外側スリー
ブは、ノズル基部に形成されている入口ポートからのガ
ス燃料をノズルキャップに形成されている出口ポートに
向ける環状の通路を画成している。更に、ガス／油切換
式二重燃料ノズル組立体の場合には、油噴射ノズルを収
容する中央空洞もしくは中央室が形成され、また、“ガ
ス／蒸気”ノズル組立体の場合には、ノズル基部に形成
されている入口ポートから蒸気をノズルキャップに形成
されている出口ポートに向ける通路が形成されている。
従来の燃料ノズル組立体のこのような複雑な幾何学的構
造の結果として、ノズル基部及びノズルキャップは、一
体の鋳造部品として或は溶接構造として製作されてい
た。
ことが可能でなければならないと言う燃料ノズル組立体
に課せられた要件を満たすために、現在の燃料ノズル組
立体は比較的複雑な内部通路構造を有している。一般
に、ノズルキャップは、内側及び外側スリーブを介して
ノズル基部に接続され、その場合、内側及び外側スリー
ブは、ノズル基部に形成されている入口ポートからのガ
ス燃料をノズルキャップに形成されている出口ポートに
向ける環状の通路を画成している。更に、ガス／油切換
式二重燃料ノズル組立体の場合には、油噴射ノズルを収
容する中央空洞もしくは中央室が形成され、また、“ガ
ス／蒸気”ノズル組立体の場合には、ノズル基部に形成
されている入口ポートから蒸気をノズルキャップに形成
されている出口ポートに向ける通路が形成されている。
従来の燃料ノズル組立体のこのような複雑な幾何学的構
造の結果として、ノズル基部及びノズルキャップは、一
体の鋳造部品として或は溶接構造として製作されてい
た。
【０００６】このような一体的構造の結果、ノズルキャ
ップの交換に際しては研削により古いノズルキャップを
ノズル基部から除去して新しいノズルキャップを溶接す
ることが要求される。この作業には特殊な工具及び熟練
した作業員が必要である。従って、燃料ノズルはその設
置場所から外部の修理設備に移送する必要があった。こ
のように、発電プラントから燃料ノズルを取り出す必要
性は、燃焼系の保守に要する費用及び運転停止時間を相
当に増加し、使用者にとっては保守上の問題の１つとな
っている。
ップの交換に際しては研削により古いノズルキャップを
ノズル基部から除去して新しいノズルキャップを溶接す
ることが要求される。この作業には特殊な工具及び熟練
した作業員が必要である。従って、燃料ノズルはその設
置場所から外部の修理設備に移送する必要があった。こ
のように、発電プラントから燃料ノズルを取り出す必要
性は、燃焼系の保守に要する費用及び運転停止時間を相
当に増加し、使用者にとっては保守上の問題の１つとな
っている。
【０００７】従って、２種以上の燃料を燃焼することが
可能であるか又は蒸気を噴射しながらガス燃料を燃焼す
ることが可能であり、しかもノズルキャップをノズル本
体から容易に分離することができ、それによりノズルキ
ャップの交換を使用者が容易に行うことができるような
ガスタービン用の燃料ノズル組立体を得ることが望まし
い。
可能であるか又は蒸気を噴射しながらガス燃料を燃焼す
ることが可能であり、しかもノズルキャップをノズル本
体から容易に分離することができ、それによりノズルキ
ャップの交換を使用者が容易に行うことができるような
ガスタービン用の燃料ノズル組立体を得ることが望まし
い。
【０００８】
【発明の概要】従って、本発明の一般的な目的は、２種
以上の燃料を燃焼することができるか或は蒸気を噴射し
ながらガス燃料を燃焼することが可能で、しかもノズル
キャップの交換を使用者が容易に実行できるようにノズ
ル本体から容易に分離することを可能にするガスタービ
ン用の燃料ノズル組立体を提供することにある。
以上の燃料を燃焼することができるか或は蒸気を噴射し
ながらガス燃料を燃焼することが可能で、しかもノズル
キャップの交換を使用者が容易に実行できるようにノズ
ル本体から容易に分離することを可能にするガスタービ
ン用の燃料ノズル組立体を提供することにある。
【０００９】簡略に述べると、本発明の上述の目的及び
他の目的は、（ｉ）圧縮空気を発生する圧縮機と、（i
i）圧縮空気を燃料により加熱して、加熱された圧縮ガ
スを生成するための燃焼系と、(iii）燃料を燃焼系に導
入するための燃料ノズル組立体と、（iv）燃焼系からの
加熱された圧縮ガスを膨張するためのタービンとを含む
ガスタービンにおいて、上記燃料ノズル組立体を、
（ｉ）燃焼系に該燃料ノズル組立体を固定するための固
定手段を有するノズル基部と、（ii）流体を圧縮空気内
に噴射するように形成された第１の流体出口ポートを有
すると共に、後方に延びる内側及び外側スリーブを有す
るノズルキャップと、(iii）ノズル基部をノズルキャッ
プに結合したり該ノズル基部を該ノズルキャップから分
離するための結合・分離手段とから構成し、該結合・分
離手段は、ノズル基部をそれぞれ内側及び外側スリーブ
に取り付けたり該ノズル基部を内側及び外側スリーブか
ら取り外すための第１及び第２の取付・取外手段を有す
る燃料ノズル組立体により達成される。
他の目的は、（ｉ）圧縮空気を発生する圧縮機と、（i
i）圧縮空気を燃料により加熱して、加熱された圧縮ガ
スを生成するための燃焼系と、(iii）燃料を燃焼系に導
入するための燃料ノズル組立体と、（iv）燃焼系からの
加熱された圧縮ガスを膨張するためのタービンとを含む
ガスタービンにおいて、上記燃料ノズル組立体を、
（ｉ）燃焼系に該燃料ノズル組立体を固定するための固
定手段を有するノズル基部と、（ii）流体を圧縮空気内
に噴射するように形成された第１の流体出口ポートを有
すると共に、後方に延びる内側及び外側スリーブを有す
るノズルキャップと、(iii）ノズル基部をノズルキャッ
プに結合したり該ノズル基部を該ノズルキャップから分
離するための結合・分離手段とから構成し、該結合・分
離手段は、ノズル基部をそれぞれ内側及び外側スリーブ
に取り付けたり該ノズル基部を内側及び外側スリーブか
ら取り外すための第１及び第２の取付・取外手段を有す
る燃料ノズル組立体により達成される。
【００１０】本発明の好適な実施例においては、上記内
側スリーブは、同内側スリーブと外側スリーブとの間に
おける熱膨張差を収容するための手段を有し、第１及び
第２の取付・取外手段はそれぞれ第１及び第２のねじ部
材から構成される。第１のねじ部材は、ノズル基部に対
して内側スリーブを引っ張るための手段を構成し、第２
のねじ部材は外側スリーブをノズル基部に対して押圧す
るための手段を構成する。更に、結合・分離手段は、ノ
ズルキャップがノズル基部に対して回転するのを阻止す
るための手段と、ノズルキャップ及び内側、外側スリー
ブ間にそれぞれ配置された第１及び第２のシールとを具
備する。
側スリーブは、同内側スリーブと外側スリーブとの間に
おける熱膨張差を収容するための手段を有し、第１及び
第２の取付・取外手段はそれぞれ第１及び第２のねじ部
材から構成される。第１のねじ部材は、ノズル基部に対
して内側スリーブを引っ張るための手段を構成し、第２
のねじ部材は外側スリーブをノズル基部に対して押圧す
るための手段を構成する。更に、結合・分離手段は、ノ
ズルキャップがノズル基部に対して回転するのを阻止す
るための手段と、ノズルキャップ及び内側、外側スリー
ブ間にそれぞれ配置された第１及び第２のシールとを具
備する。
【００１１】
【好適な実施例の説明】図面を参照するに、図１には、
ガスタービン装置１００が模式図で示してある。このガ
スタービン装置１００は、軸１０５を介してタービン１
０４によって駆動される圧縮機１０２から構成される。
周囲の空気１０７は、圧縮機１０２内に吸引されて圧縮
される。圧縮機１０２によって発生される圧縮空気１０
８は、燃焼系に差し向けられる。この燃焼系は、１つ又
は２つ以上の燃焼器１０３と、各燃焼器のための燃料ノ
ズル組立体１と、燃焼器を囲む円筒体５３（図２に破線
で示す）とを備えている。燃焼器１０３において、圧縮
空気１０８内で燃料１０９が燃焼され、それにより、高
温圧縮ガス１１２が生成される。その場合、燃料１０９
は、Ｎｏ．２蒸留油のような液体或は天然ガスのような
ガスとすることができ、燃料ノズル組立体１により燃焼
器１０３に導入される。
ガスタービン装置１００が模式図で示してある。このガ
スタービン装置１００は、軸１０５を介してタービン１
０４によって駆動される圧縮機１０２から構成される。
周囲の空気１０７は、圧縮機１０２内に吸引されて圧縮
される。圧縮機１０２によって発生される圧縮空気１０
８は、燃焼系に差し向けられる。この燃焼系は、１つ又
は２つ以上の燃焼器１０３と、各燃焼器のための燃料ノ
ズル組立体１と、燃焼器を囲む円筒体５３（図２に破線
で示す）とを備えている。燃焼器１０３において、圧縮
空気１０８内で燃料１０９が燃焼され、それにより、高
温圧縮ガス１１２が生成される。その場合、燃料１０９
は、Ｎｏ．２蒸留油のような液体或は天然ガスのような
ガスとすることができ、燃料ノズル組立体１により燃焼
器１０３に導入される。
【００１２】燃焼器１０３により生成された圧縮ガス１
１２は、タービン１０４に送られてそこで膨張され、そ
れにより圧縮機１０２及び発電機１０６のような負荷を
駆動するための回転出力が発生される。タービン１０４
により発生される膨張した圧縮ガス１１２は、直接大気
中に排出されるか或は複合サイクル発電プラントにおい
ては、先ず、熱回収蒸気発生器に送られ次いで大気中に
排出される。
１２は、タービン１０４に送られてそこで膨張され、そ
れにより圧縮機１０２及び発電機１０６のような負荷を
駆動するための回転出力が発生される。タービン１０４
により発生される膨張した圧縮ガス１１２は、直接大気
中に排出されるか或は複合サイクル発電プラントにおい
ては、先ず、熱回収蒸気発生器に送られ次いで大気中に
排出される。
【００１３】図２には、本発明による着脱可能な“ガス
／油”ノズルキャップ４を備えた“ガス／油”燃料ノズ
ル組立体１が示してある。ノズルキャップ４に加えて、
ノズル組立体１は、ノズル基部３と、油噴射ノズル３４
と、渦流板６と、リング５とから構成されている。ノズ
ル基部３にはフランジ３６が形成されており、このフラ
ンジによりねじ（図示せず）を用いて、該ノズル基部は
燃焼器１０３を囲繞する円筒体５３に固定される。更
に、ノズル基部３には、ガス燃料入口ポート（第１の流
体入口ポート）１４と、ポート３８（第２の流体入口ポ
ート）とが設けられており、該ポート３８には慣用の型
式のものとすることができる油噴射ノズル３４が貫通し
て中央室８内に延びている。
／油”ノズルキャップ４を備えた“ガス／油”燃料ノズ
ル組立体１が示してある。ノズルキャップ４に加えて、
ノズル組立体１は、ノズル基部３と、油噴射ノズル３４
と、渦流板６と、リング５とから構成されている。ノズ
ル基部３にはフランジ３６が形成されており、このフラ
ンジによりねじ（図示せず）を用いて、該ノズル基部は
燃焼器１０３を囲繞する円筒体５３に固定される。更
に、ノズル基部３には、ガス燃料入口ポート（第１の流
体入口ポート）１４と、ポート３８（第２の流体入口ポ
ート）とが設けられており、該ポート３８には慣用の型
式のものとすることができる油噴射ノズル３４が貫通し
て中央室８内に延びている。
【００１４】動作に際して、ガス燃料１１０は、ノズル
基部３に設けられるガス燃料入口ポート１４内に流入
し、そこからマニホールド１５内に流入して、このマニ
ホールド１５により、流入ガス燃料は多数の通路３９に
分配される。通路３９から、ガスは環状の通路１６を通
り、ノズルキャップ４の面の周囲に配列されている複数
個のガス燃料出口ポート（第１の流体出口ポート）１８
へと流れる。ガス燃料出口ポート１８は、燃焼器１０３
内で圧縮空気１０８中にガス燃料１１０を噴射する働き
をする。油燃料１０９は入口ポート３７を介して油噴射
ノズル３４に流入する。油噴射ノズル３４は、ノズルキ
ャップ４の面に形成されている油燃料出口ポート（第２
の流体出口ポート）１９を介して圧縮空気内に油燃料を
噴射する。
基部３に設けられるガス燃料入口ポート１４内に流入
し、そこからマニホールド１５内に流入して、このマニ
ホールド１５により、流入ガス燃料は多数の通路３９に
分配される。通路３９から、ガスは環状の通路１６を通
り、ノズルキャップ４の面の周囲に配列されている複数
個のガス燃料出口ポート（第１の流体出口ポート）１８
へと流れる。ガス燃料出口ポート１８は、燃焼器１０３
内で圧縮空気１０８中にガス燃料１１０を噴射する働き
をする。油燃料１０９は入口ポート３７を介して油噴射
ノズル３４に流入する。油噴射ノズル３４は、ノズルキ
ャップ４の面に形成されている油燃料出口ポート（第２
の流体出口ポート）１９を介して圧縮空気内に油燃料を
噴射する。
【００１５】油燃料ノズルは、出口ポート１９において
コークス化される。従って、油燃料１０９及びガス燃料
１１０に加えて、圧縮機から出される圧縮空気１０８か
ら取り込まれる冷却空気１１５も燃料ノズル組立体１に
供給される。これと関連して、ノズル基部３の周囲には
半径方向に延びる冷却空気通路１７が配設されている。
これ等の冷却空気通路の入口は、燃焼器１０３に流入す
る圧縮空気と流体連通関係にある。冷却空気通路１７か
ら、冷却空気は、追って詳述するロック管（第１のねじ
部材）１０に設けられている開口４２を介して、油噴射
ノズル３４が配置されている中央室８に向けられる。冷
却空気１１５は、内側スリーブ１１と油噴射ノズル３４
との間の環状の空間に沿って流れ、油燃料出口ポート１
９を介しノズルから流出する。この冷却空気は、油噴射
ノズル３４の先端部を洗浄して油燃料出口ポート１９を
通流することにより上述のコークス化を阻止する働きを
する。
コークス化される。従って、油燃料１０９及びガス燃料
１１０に加えて、圧縮機から出される圧縮空気１０８か
ら取り込まれる冷却空気１１５も燃料ノズル組立体１に
供給される。これと関連して、ノズル基部３の周囲には
半径方向に延びる冷却空気通路１７が配設されている。
これ等の冷却空気通路の入口は、燃焼器１０３に流入す
る圧縮空気と流体連通関係にある。冷却空気通路１７か
ら、冷却空気は、追って詳述するロック管（第１のねじ
部材）１０に設けられている開口４２を介して、油噴射
ノズル３４が配置されている中央室８に向けられる。冷
却空気１１５は、内側スリーブ１１と油噴射ノズル３４
との間の環状の空間に沿って流れ、油燃料出口ポート１
９を介しノズルから流出する。この冷却空気は、油噴射
ノズル３４の先端部を洗浄して油燃料出口ポート１９を
通流することにより上述のコークス化を阻止する働きを
する。
【００１６】図３には、蒸気噴射能力を有し且つ本発明
による着脱可能な“ガス／蒸気”ノズルキャップ４’を
備えているガス燃料ノズル組立体２が示してある。この
“ガス／蒸気”ノズル組立体２は、油噴射ノズル３４、
冷却空気通路１７及び油出口ポート１９が存在しない点
並びにノズルキャップ４’の面の周囲に付加的に蒸気出
口ポート（第２の流体出口ポート）２７が配設されてい
る点を除いて、図１に示した“ガス／油”ノズル組立体
１と本質的に同じである。
による着脱可能な“ガス／蒸気”ノズルキャップ４’を
備えているガス燃料ノズル組立体２が示してある。この
“ガス／蒸気”ノズル組立体２は、油噴射ノズル３４、
冷却空気通路１７及び油出口ポート１９が存在しない点
並びにノズルキャップ４’の面の周囲に付加的に蒸気出
口ポート（第２の流体出口ポート）２７が配設されてい
る点を除いて、図１に示した“ガス／油”ノズル組立体
１と本質的に同じである。
【００１７】動作において、ガス燃料１１０は、ノズル
基部３’に形成されているガス入口ポート１４に流入
し、既述のように、マニホールド１５、通路３９及び環
状の通路１６を介してガス燃料出口ポート１８へと流れ
る。蒸気１１４は、入口ポート３８を介してノズル基部
３に流入し、そこから中央室８を経て蒸気出口ポート２
７へと流れる。蒸気出口ポート２７は、蒸気１１４を燃
焼器１０３内の熱ガス中に噴射し、それによりＮＯｘの
形成は低減される。
基部３’に形成されているガス入口ポート１４に流入
し、既述のように、マニホールド１５、通路３９及び環
状の通路１６を介してガス燃料出口ポート１８へと流れ
る。蒸気１１４は、入口ポート３８を介してノズル基部
３に流入し、そこから中央室８を経て蒸気出口ポート２
７へと流れる。蒸気出口ポート２７は、蒸気１１４を燃
焼器１０３内の熱ガス中に噴射し、それによりＮＯｘの
形成は低減される。
【００１８】図３に示すように、それぞれ同心関係で配
列されている内側スリーブ１１及び外側スリーブ１２間
には環状のガス燃料通路１６が形成されている。外側ス
リーブ１２は、ノズルキャップ４’から後方に延びる前
方部分（第２の部分）１２’と、ノズル基部３’から前
方に延びる後方部分（第１の部分）１２”とから構成さ
れている。外側スリーブの後方部分１２”には渦流板６
及びリング５をねじ４１で取り付けるためのフランジ４
０が形成されている。
列されている内側スリーブ１１及び外側スリーブ１２間
には環状のガス燃料通路１６が形成されている。外側ス
リーブ１２は、ノズルキャップ４’から後方に延びる前
方部分（第２の部分）１２’と、ノズル基部３’から前
方に延びる後方部分（第１の部分）１２”とから構成さ
れている。外側スリーブの後方部分１２”には渦流板６
及びリング５をねじ４１で取り付けるためのフランジ４
０が形成されている。
【００１９】内側スリーブ１１も同様に、ノズルキャッ
プ４’から後方に延びる前方部分（第２の部分）１１’
と、ノズル基部３’から前方に延びる後方部分（第１の
部分）１１”とから構成されている。金属製の伸縮ベロ
ーからなる伸縮継手１３が内側スリーブ１１の前方部分
１１’に形成されている。伸縮ベロー１３は内側スリー
ブ１１と外側スリーブ１２との間における熱膨張差に起
因して内側スリーブ１１に生ずる応力を低減する。ま
た、図３に示してあるように、中央室８が内側スリーブ
１１内に形成されている。
プ４’から後方に延びる前方部分（第２の部分）１１’
と、ノズル基部３’から前方に延びる後方部分（第１の
部分）１１”とから構成されている。金属製の伸縮ベロ
ーからなる伸縮継手１３が内側スリーブ１１の前方部分
１１’に形成されている。伸縮ベロー１３は内側スリー
ブ１１と外側スリーブ１２との間における熱膨張差に起
因して内側スリーブ１１に生ずる応力を低減する。ま
た、図３に示してあるように、中央室８が内側スリーブ
１１内に形成されている。
【００２０】既に述べたように、ノズルキャップをノズ
ル基部に接続している内側スリーブ１１及び外側スリー
ブ１２を切断する必要なしに、ノズルキャップを容易に
交換することができればそれは非常に有利である。しか
し、図２及び図３に示した燃料ノズル組立体の比較的複
雑な構成や、伸縮継手１３により与えられる可撓性及び
ノズル内部に対するアクセスの制限から、ノズルキャッ
プをノズル基部に固定する単一のねじ継手の使用は禁止
される。
ル基部に接続している内側スリーブ１１及び外側スリー
ブ１２を切断する必要なしに、ノズルキャップを容易に
交換することができればそれは非常に有利である。しか
し、図２及び図３に示した燃料ノズル組立体の比較的複
雑な構成や、伸縮継手１３により与えられる可撓性及び
ノズル内部に対するアクセスの制限から、ノズルキャッ
プをノズル基部に固定する単一のねじ継手の使用は禁止
される。
【００２１】追って詳述するように、本発明によれば、
この問題は２つの別個の継手、即ち、１つは内側スリー
ブ内における継手、そして他方は外側スリーブにおける
継手に沿いノズル基部からノズルキャップを分離するこ
とにより解決される。この場合、各継手はねじを切った
ロック部材により固定される。ノズル内部に対するアク
セスの制限という問題は、外側のロックナット（第１の
ねじ部材もしくは外側ロック部材）９及び内側のロック
管（第２のねじ部材もしくは内側ロック部材）１０を使
用することにより対処される。外側のロックナット９
は、ノズル組立体の前方から設置されて、外側スリーブ
継手の組み合う部分を互いに圧着する。内側のロック管
１０は、燃料ノズル組立体の後方部から取り付けられて
内側スリーブ継手の組み合う部分を互いに引っ張る。
尚、以下に述べる本発明の説明は、図３に示した“ガス
／蒸気”ノズル組立体２と関連して行うが、この説明
は、図２に示したガス／油ノズル組立体１にも同様に適
用可能であるものと理解されたい。
この問題は２つの別個の継手、即ち、１つは内側スリー
ブ内における継手、そして他方は外側スリーブにおける
継手に沿いノズル基部からノズルキャップを分離するこ
とにより解決される。この場合、各継手はねじを切った
ロック部材により固定される。ノズル内部に対するアク
セスの制限という問題は、外側のロックナット（第１の
ねじ部材もしくは外側ロック部材）９及び内側のロック
管（第２のねじ部材もしくは内側ロック部材）１０を使
用することにより対処される。外側のロックナット９
は、ノズル組立体の前方から設置されて、外側スリーブ
継手の組み合う部分を互いに圧着する。内側のロック管
１０は、燃料ノズル組立体の後方部から取り付けられて
内側スリーブ継手の組み合う部分を互いに引っ張る。
尚、以下に述べる本発明の説明は、図３に示した“ガス
／蒸気”ノズル組立体２と関連して行うが、この説明
は、図２に示したガス／油ノズル組立体１にも同様に適
用可能であるものと理解されたい。
【００２２】従って、図３に示すように、本発明によれ
ば、ノズルキャップ４’は内側スリーブ１１及び外側ス
リーブ１２の前方部分及び後方部分を共に取り外し可能
に結合する結合手段により容易に交換可能にされてい
る。特に、図４に最も明瞭に示すように、外側スリーブ
１２の前方部分１２’及び後方部分１２”はロックナッ
ト９により結合される。ロックナット９は、外側スリー
ブの前方部分１２’に形成された雌ねじ部と螺合してね
じ継手（第１の取付・取外手段）２４を形成する雄ねじ
部を有する。ロックナット９は、外側スリーブの前方部
分１２’の背面に形成されているフランジ４３を外側ス
リーブの後方部分１２”に研削されている前面４４に対
して圧接し、第１の堅固であるが切り離し可能な継手を
ノズルキャップ４’とノズル基部３’との間に形成す
る。
ば、ノズルキャップ４’は内側スリーブ１１及び外側ス
リーブ１２の前方部分及び後方部分を共に取り外し可能
に結合する結合手段により容易に交換可能にされてい
る。特に、図４に最も明瞭に示すように、外側スリーブ
１２の前方部分１２’及び後方部分１２”はロックナッ
ト９により結合される。ロックナット９は、外側スリー
ブの前方部分１２’に形成された雌ねじ部と螺合してね
じ継手（第１の取付・取外手段）２４を形成する雄ねじ
部を有する。ロックナット９は、外側スリーブの前方部
分１２’の背面に形成されているフランジ４３を外側ス
リーブの後方部分１２”に研削されている前面４４に対
して圧接し、第１の堅固であるが切り離し可能な継手を
ノズルキャップ４’とノズル基部３’との間に形成す
る。
【００２３】図３に示すように、外側スリーブ１２の継
手にはまた、面４４に形成されている溝内に配置されて
いる圧縮性の高温ガスケットとすることができるシール
２３が設けられている。このシール２３は、環状の通路
１６内を流れるガス燃料１１０が燃料ノズル組立体２を
取り巻く圧縮空気中に漏洩するのを阻止する。
手にはまた、面４４に形成されている溝内に配置されて
いる圧縮性の高温ガスケットとすることができるシール
２３が設けられている。このシール２３は、環状の通路
１６内を流れるガス燃料１１０が燃料ノズル組立体２を
取り巻く圧縮空気中に漏洩するのを阻止する。
【００２４】更に、外側スリーブ１２の継手には、外側
スリーブの後方部分１２”の面４４及び外側スリーブの
前方部分１２’のフランジ４３にそれぞれ形成されてい
る互いに整列された孔２８及び２９を貫通する回転阻止
ピン２０が設けられている。この回転阻止ピン２０によ
り、ロックナットの締付中、ロックナット９とフランジ
４３との間の摩擦により外側スリーブの前方部分１２’
が回転することは確実に阻止される。このような回転が
生ずると、伸縮継手１３を損傷し得るようなトルクが内
側スリーブに加えられる可能性があるからである。更
に、回転阻止ピン２０により、ノズルの縦軸線を中心と
するガス出口ポート１８及び蒸気出口ポート２７の角度
配位は各燃料ノズル組立体に対して均等になり、それに
より、燃焼系周囲の燃焼ガスの均質性は最大限に確保さ
れる。
スリーブの後方部分１２”の面４４及び外側スリーブの
前方部分１２’のフランジ４３にそれぞれ形成されてい
る互いに整列された孔２８及び２９を貫通する回転阻止
ピン２０が設けられている。この回転阻止ピン２０によ
り、ロックナットの締付中、ロックナット９とフランジ
４３との間の摩擦により外側スリーブの前方部分１２’
が回転することは確実に阻止される。このような回転が
生ずると、伸縮継手１３を損傷し得るようなトルクが内
側スリーブに加えられる可能性があるからである。更
に、回転阻止ピン２０により、ノズルの縦軸線を中心と
するガス出口ポート１８及び蒸気出口ポート２７の角度
配位は各燃料ノズル組立体に対して均等になり、それに
より、燃焼系周囲の燃焼ガスの均質性は最大限に確保さ
れる。
【００２５】伸縮継手１３を用いる結果として、外側ス
リーブ１２のためのロックナット９は、内側スリーブ１
１の前方部分１１’及び後方部分１１”を共に圧接する
力を伝達することができなくなる。従って、図５に最も
良く示してあるように、第２のねじ継手（取付・取外手
段）２５を形成するために既述のロック管１０が利用さ
れている。このロック管１０は、その後端部に、ノズル
基部３’のポート３８に形成されている肩部４６と組み
合うフランジ４５を有している。更に、ロック管１０
は、内側スリーブの前方部分１１’の後端部に形成され
ている雌ねじと螺合する雄ねじをその前端部に有してい
る。このようにして、内側スリーブの前方部分１１’を
係合することにより、ロック管１０は、後方部分１１”
に対して内側スリーブの前方部分１１’を引張し、それ
により、ノズルキャップ４’とノズル基部３’との間に
第２の堅固な但し分離可能な継手を形成する。
リーブ１２のためのロックナット９は、内側スリーブ１
１の前方部分１１’及び後方部分１１”を共に圧接する
力を伝達することができなくなる。従って、図５に最も
良く示してあるように、第２のねじ継手（取付・取外手
段）２５を形成するために既述のロック管１０が利用さ
れている。このロック管１０は、その後端部に、ノズル
基部３’のポート３８に形成されている肩部４６と組み
合うフランジ４５を有している。更に、ロック管１０
は、内側スリーブの前方部分１１’の後端部に形成され
ている雌ねじと螺合する雄ねじをその前端部に有してい
る。このようにして、内側スリーブの前方部分１１’を
係合することにより、ロック管１０は、後方部分１１”
に対して内側スリーブの前方部分１１’を引張し、それ
により、ノズルキャップ４’とノズル基部３’との間に
第２の堅固な但し分離可能な継手を形成する。
【００２６】外側スリーブ１２の継手におけるように、
内側スリーブ１１の継手には、該内側スリーブの後方部
分１１”の前面に形成されている溝内に配置された圧縮
可能な高温ガスケットとすることができるシール２２が
設けられている。このシール２２は、環状のガス通路１
６と中央室８との間の連通を阻止し、それにより、“ガ
ス／蒸気”ノズル組立体２の場合にはガス燃料１１０が
蒸気流１１４に流入しないこと、また、“ガス／油”ノ
ズル組立体１の場合にはガス燃料が冷却空気１１５内に
漏洩しないことが確保される。更に、内側スリーブ１１
の継手には、それぞれ、内側スリーブの後方部分１１”
の前面及び内側スリーブの前方部分１１’の後面に設け
られて整列された孔３０及び３１を貫通して延びる回転
阻止ピン２１が設けられている。この回転阻止ピン２１
により、内側スリーブの前方部分１１’は確実に回転し
ないように固定され、それによりロック管１０を締め付
けることができる。
内側スリーブ１１の継手には、該内側スリーブの後方部
分１１”の前面に形成されている溝内に配置された圧縮
可能な高温ガスケットとすることができるシール２２が
設けられている。このシール２２は、環状のガス通路１
６と中央室８との間の連通を阻止し、それにより、“ガ
ス／蒸気”ノズル組立体２の場合にはガス燃料１１０が
蒸気流１１４に流入しないこと、また、“ガス／油”ノ
ズル組立体１の場合にはガス燃料が冷却空気１１５内に
漏洩しないことが確保される。更に、内側スリーブ１１
の継手には、それぞれ、内側スリーブの後方部分１１”
の前面及び内側スリーブの前方部分１１’の後面に設け
られて整列された孔３０及び３１を貫通して延びる回転
阻止ピン２１が設けられている。この回転阻止ピン２１
により、内側スリーブの前方部分１１’は確実に回転し
ないように固定され、それによりロック管１０を締め付
けることができる。
【００２７】或る運転期間後に、ノズルキャップ４’の
交換が要求される場合には、ノズル組立体２を燃焼系か
ら取り外して渦流板６及びリング５を除去した後、ロッ
クナット９及びロック管１０を取り外して古いノズルキ
ャップ４’をノズル基部３’から分離し、該ノズル基部
３’に新しいノズルキャップを取り付けることができ
る。
交換が要求される場合には、ノズル組立体２を燃焼系か
ら取り外して渦流板６及びリング５を除去した後、ロッ
クナット９及びロック管１０を取り外して古いノズルキ
ャップ４’をノズル基部３’から分離し、該ノズル基部
３’に新しいノズルキャップを取り付けることができ
る。
【００２８】以上、本発明を油／ガス及びガス／蒸気燃
料ノズルを参照して説明したが、本発明は、他の型式の
ノズル、特に２種以上の流体を燃焼系に噴射するように
なっている燃料ノズルに同様に適用可能である。従っ
て、本発明は、本発明の精神及びその本質的属性から逸
脱することなく他の特定の形態で具現することができ、
上に述べた実施例に限定されるものではない。
料ノズルを参照して説明したが、本発明は、他の型式の
ノズル、特に２種以上の流体を燃焼系に噴射するように
なっている燃料ノズルに同様に適用可能である。従っ
て、本発明は、本発明の精神及びその本質的属性から逸
脱することなく他の特定の形態で具現することができ、
上に述べた実施例に限定されるものではない。
【図１】 ガスタービンの簡略模式図である。
【図２】 本発明による交換可能なノズルキャップを有
する“ガス／油”燃料ノズル組立体の断面図である。
する“ガス／油”燃料ノズル組立体の断面図である。
【図３】 本発明による交換可能なノズルキャップを有
すると共に蒸気噴射能力を有するガス燃料ノズル組立体
の断面図である。
すると共に蒸気噴射能力を有するガス燃料ノズル組立体
の断面図である。
【図４】 ねじ及び該ねじが通る孔を図示を明瞭にする
ために削除して、図３に円ＩＶで示す部分の詳細図であ
る。
ために削除して、図３に円ＩＶで示す部分の詳細図であ
る。
【図５】 図３において円Ｖで示す部分の詳細図であ
る。
る。
１、２…燃料ノズル組立体、３、３’…ノズル基部、
４、４’…ノズルキャップ、９…ロックナット（第１の
ねじ部材もしくは外側ロック部材）、１０…ロック管
（第２のねじ部材もしくは内側ロック部材）、１１…内
側スリーブ、１１’…内側スリーブの第２の部分（前方
部分）、１１”…内側スリーブの第１の部分（後方部
分）、１２…外側スリーブ、１２’…外側スリーブの第
２の部分（前方部分）、１２”…外側スリーブの第１の
部分（後方部分）、１４…第１の流体入口ポート、１８
…第１の流体出口ポート、１９…第２の流体出口ポー
ト、２７…第２の流体出口ポート、２４…ねじ継手（第
１の取付・取外手段）、２５…ねじ継手（第２の取付・
取外手段）、３８…第２の流体入口ポート、１００…ガ
スタービン装置、１０２…圧縮機、１０３…燃焼系（燃
焼器）、１０４…ガスタービン、１０８…圧縮空気、１
０９…燃料、１１０…燃料、１１２…圧縮ガス。
４、４’…ノズルキャップ、９…ロックナット（第１の
ねじ部材もしくは外側ロック部材）、１０…ロック管
（第２のねじ部材もしくは内側ロック部材）、１１…内
側スリーブ、１１’…内側スリーブの第２の部分（前方
部分）、１１”…内側スリーブの第１の部分（後方部
分）、１２…外側スリーブ、１２’…外側スリーブの第
２の部分（前方部分）、１２”…外側スリーブの第１の
部分（後方部分）、１４…第１の流体入口ポート、１８
…第１の流体出口ポート、１９…第２の流体出口ポー
ト、２７…第２の流体出口ポート、２４…ねじ継手（第
１の取付・取外手段）、２５…ねじ継手（第２の取付・
取外手段）、３８…第２の流体入口ポート、１００…ガ
スタービン装置、１０２…圧縮機、１０３…燃焼系（燃
焼器）、１０４…ガスタービン、１０８…圧縮空気、１
０９…燃料、１１０…燃料、１１２…圧縮ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー・クリストファー・エディ アメリカ合衆国、フロリダ州、オビエド、 ティンバーウッド・トレイル 362
Claims (3)
- 【請求項１】 ガスタービン装置であって、 ａ） 圧縮空気を生成する圧縮機と、 ｂ） 内部の燃料により前記圧縮空気を加熱して、加熱
された圧縮ガスを生成するための燃焼系と、 ｃ） 燃料を該燃焼系に導入するための燃料ノズル組立
体であって、（ｉ） 該燃料ノズル組立体を前記燃焼系
に固定するための固定手段を有するノズル基部と、（i
i） 前記圧縮空気中に流体を噴射するように形成され
た第１の流体出口ポートを有すると共に、後方に延びる
内側及び外側スリーブを有するノズルキャップと、（ii
i) 前記ノズル基部を前記ノズルキャップに結合した
り、該ノズル基部を該ノズルキャップから分離するため
に、該ノズル基部を前記内側及び外側スリーブにそれぞ
れ取り付けたり該内側及び外側スリーブからそれぞれ取
り外すための第１及び第２の取付・取外手段を有する結
合／分離手段と、を含む前記燃料ノズル組立体と、 ｄ） 前記燃焼系からの前記加熱された圧縮ガスを膨張
するためのタービンと、 を備えるガスタービン装置。 - 【請求項２】 内部で燃料を燃焼することにより圧縮ガ
スを加熱するための燃焼系を有するガスタービン装置に
おいて、該燃焼系に前記燃料を導入するための燃料ノズ
ル組立体であって、 ａ） 該燃料ノズル組立体を前記燃焼系に固定するため
の固定手段を有すると共に、第１及び第２の流体入口ポ
ートが形成されているノズル基部と、 ｂ） 第１及び第２の流体出口ポートが形成されている
ノズルキャップと、 ｃ） 該ノズルキャップを前記ノズル基部に接続する内
側及び外側スリーブであって、それぞれ第１及び第２の
部分を有し、該内側及び外側スリーブの前記第１の部分
は前記ノズル基部から延び、前記内側及び外側スリーブ
の前記第２の部分は前記ノズルキャップから延びてい
る、内側及び外側スリーブと、 ｄ） 該外側スリーブの前記第１の部分を同外側スリー
ブの前記第２の部分に結合したり該外側スリーブの前記
第１の部分を同外側スリーブの前記第２の部分から分離
するための結合・分離手段を有する第１のねじ部材と、 ｅ） 前記内側スリーブの前記第１の部分を同内側スリ
ーブの前記第２の部分に結合したり該内側スリーブの前
記第１の部分を同内側スリーブの前記第２の部分から分
離するための結合・分離手段を有する第２のほぼ環状の
ねじ部材と、 を備える燃料ノズル組立体。 - 【請求項３】 内部で燃料を燃焼することにより圧縮ガ
スを加熱するための燃焼系を有するガスタービン装置に
おいて、前記燃焼系に前記燃料を導入するための燃料ノ
ズル組立体であって、 ａ） 該燃料ノズル組立体に対する燃料を受け入れるた
めの流体入口ポートを有するノズル基部と、 ｂ） 流体出口ポートが形成されると共に、後方に延び
る内側及び外側スリーブを有するノズルキャップと、 ｃ） 前記外側スリーブを前記ノズル基部に結合したり
該外側スリーブを該ノズル基部から分離するための外側
ロック部材であって、同外側スリーブを同ノズル基部に
対して圧接するようになっているねじ部を有する前記外
側ロック部材と、 ｄ） 前記内側スリーブを前記ノズル基部に結合したり
該内側スリーブを該ノズル基部から分離するための内側
ロック部材であって、同内側スリーブを同ノズル基部に
対して引っ張するようになっているねじ部を有する前記
内側ロック部材と、 を備える燃料ノズル組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/946691 | 1992-09-18 | ||
| US07/946,691 US5247790A (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Gas turbine fuel nozzle with replaceable cap |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06193878A true JPH06193878A (ja) | 1994-07-15 |
| JP2587577B2 JP2587577B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=25484818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5230196A Expired - Fee Related JP2587577B2 (ja) | 1992-09-18 | 1993-09-16 | ガスタービン装置及びその燃料ノズル組立体 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5247790A (ja) |
| EP (1) | EP0588629A1 (ja) |
| JP (1) | JP2587577B2 (ja) |
| KR (1) | KR940007349A (ja) |
| CA (1) | CA2106424A1 (ja) |
| TW (1) | TW262520B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001215015A (ja) * | 1999-12-17 | 2001-08-10 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンの燃料ノズル及びその組み立て方法 |
| JP2007183090A (ja) * | 2006-01-04 | 2007-07-19 | General Electric Co <Ge> | 燃焼タービンエンジン及びその燃料ノズル組立体 |
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| JP2014105887A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
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| ITMI991209A1 (it) | 1999-05-31 | 2000-12-01 | Nuovo Pignone Spa | Dispositivo di connessione di un ugello |
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