ガス流に液滴を散在させるための方法及び噴射ノズル
【課題】 液滴（５）を液滴噴射平面でガス流（８）中に噴射する、ガス流（８）に液滴（５）を散在させる方法を提供する。
【解決手段】 本方法は、副ガス（６．１、６．２）を液滴（５）と同時にガス流（８）中に噴射することを特徴とする。副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は液滴（５）の噴射速度よりも速く、噴射された副ガス（６．１、６．２）により、噴射された液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、ガス流（８）から部分的にシールドされ、及び／又は液滴をガス流（８）中に同伴する。これにより、液滴（５）の空間分布及び液滴の大きさ分布の制御が改善される。液滴（５）は、副ガス（６．１、６．２）がない場合よりも効率的にガス流（８）に入り込む。好ましい用途は、ガスタービンコンプレッサーのオンライン湿式クリーニングである。
【解決手段】 本方法は、副ガス（６．１、６．２）を液滴（５）と同時にガス流（８）中に噴射することを特徴とする。副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は液滴（５）の噴射速度よりも速く、噴射された副ガス（６．１、６．２）により、噴射された液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、ガス流（８）から部分的にシールドされ、及び／又は液滴をガス流（８）中に同伴する。これにより、液滴（５）の空間分布及び液滴の大きさ分布の制御が改善される。液滴（５）は、副ガス（６．１、６．２）がない場合よりも効率的にガス流（８）に入り込む。好ましい用途は、ガスタービンコンプレッサーのオンライン湿式クリーニングである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス流に液滴を散在させるための、請求項１の前段部分による方法に関する。その好ましい用途の一つは、産業用ガスタービンの分野にあり、その分野において、ガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングに使用できる。本発明は、更に、別の独立項の前段部分による方法を実施するための噴射ノズルに関する。本発明は、更に、別の独立項の前段部分によるターボ機械、例えばガスタービンコンプレッサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、ガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングの適用例で本発明を説明する。しかしながら、本発明は、ガス流に液体を散在させる、例えば発電技術等の他の技術分野でも使用できる。
【０００３】
全てのガスタービンは、コンプレッサーブレードの汚損を被る。この現象は、吸気流中の固体や液体の粒子が、吸気が濾過されるのにもかかわらずタービン設備に進入し、コンプレッサーブレードに付着したままになることによって生じる。このような粒子には、花粉、虫、オイル、海塩、産業的化学物質、未燃焼炭化水素、煤粒子等が含まれる。コンプレッサーブレードが汚染されると、効率が低下し、設備全体の出力が最大約１０％又はそれ以上低下する。こうした低下が起こらないようにするため、コンプレッサーブレードのクリーニングを行うことが試みられている。当該技術分野の現状では、コンプレッサーブレードのクリーニングを行うための様々な方法及び装置が知られている。
【０００４】
従来のクリーニング方法は、設備の作動中に米やナッツの殻等で柔らかく擦ることに基づく。これらの柔らかな擦り材を吸気に混合し、タービンで燃焼する。しかしながら、これらの簡単な方法は、最新のタービンには適しておらず、特にコンプレッサーブレードに保護コーティングが設けられ、燃焼チャンバ並びにタービンブレード冷却システムが最新の技術で形成されたタービンには適していない。
【０００５】
最新のガスタービンコンプレッサーをクリーニングするため、今日、三つの方法が使用されている。
【０００６】
（ｉ）設備を停止させた状態で、手作業でクリーニングを行う方法。この方法は、部品を効率的にクリーニングするが、実際には、設備の検査時やオーバーホール時に計画通りに停止させた中でしか行うことができない。コンプレッサーシリンダを開放しないと、第１ステータ列しか手作業でクリーニングできない。
【０００７】
（ii）オフライン湿式クリーニング方法（即ち、停止時にタービンの温度を下げた状態でスターターモータをクリーニングしクランクを洗浄する）。クリーニング液として、水、水又は溶剤を基材としたコンプレッサークリーナーの混合物、又は不凍剤との混合物を使用する。この方法は、ロータの完全なコンプレッサーブレード並びに第１ステータ列だけでないステータのクリーニングを行うことができるため、効率的である。しかしながら、タービンを停止させた状態で実施する必要があり、そのため生産のロスが生じるという欠点がある。
【０００８】
（iii）（ii）に述べたクリーニング液を用いたオンライン湿式クリーニング方法（即ち作動中に湿式クリーニングを行う）。この方法では、コンプレッサーブレード表面をクリーニング液で均等に且つできるだけ完全に濡らし、汚れ粒子を除去する。このクリーニング方法は、ガスタービンが作動した状態で実施でき、そのため生産のロスが生じない。
【０００９】
本発明は、オンラインクリーニング方法（iii）に関する。
【００１０】
当該技術の現状及びオンラインクリーニングに使用されている噴射ノズルに関し、現在まで、低圧ノズルと高圧ノズルとの間で区別がなされてきた。低圧ノズルは、約３ｂａｒ乃至１５ｂａｒの圧力で作動し、直径が約３０μｍ乃至１０００μｍの液滴を発生したが、高圧ノズルは、約１５ｂａｒ乃至９０ｂａｒの圧力で作動し、直径が約３μｍ乃至３０μｍの液滴を発生した。通常、コンプレッサーブレードができるだけ均等に且つ表面が覆われるように濡らされるように、クリーニング液を微細化するための努力が払われてきた。更に、微細化により、噴射された液体質量の蒸発によって、吸い込まれるコンプレッサー空気の温度が抑えられる。この副作用にも拘わらず、同伴された塵埃粒子を含むクリーニング液の質量流量によってコンプレッサーに生じる副作用（侵蝕）及びタービンに生じる副作用（炎消え）をなくすため、又は少なくとも減少するため、クリーニング液の質量流量をできるだけ小さくするための努力を払うのが望ましい。
【００１１】
当該技術分野の一般的な教示によれば、液滴を均等に分配することにより、コンプレッサーブレードが効率的に濡らされる。液滴は、コンプレッサーブレードを侵蝕しないように小さくなければならず、重力によって下方に逸らされ過ぎてコンプレッサーブレードに達することがないように軽くなければならない。噴射ノズルの設計は、上述の必要条件を満たすため、及びかくしてクリーニングを効率的に行うため、非常に重要である。これは、吸気ダクト内の空気の速度が、断面が狭くなることにより第１コンプレッサー列の入口で約１８０ｍ／秒まで加速されるためである。液滴を空気流中に良好に分配するため、エンジンの出力等級に従って、多数（最大約４０個又はそれ以上）の噴射ノズルをコンプレッサーの吸気ダクトに設ける。
【００１２】
コンプレッサーの湿式クリーニングを行うための方法及び装置が米国特許第５，１９３，９７６号（Ｓ．コレフ等）から既知である。この文献によれば、クリーニング液をコンプレッサーの吸気ダクトに一つの又は幾つかの噴射ノズルによって噴射する。微細化したスプレーを円錐角度が約９０°の円錐形形態で発生する。噴射ノズルは、微細化ノズルであり、調節自在のボールジョントに配置され、コンプレッサーの吸気ダクトの壁に取り付けられる。この方法及びこれらの噴射ノズルは、出力が５ＭＷ乃至１８０ＭＷの小型又は中型のガスタービンに非常に適している。しかしながら、大型のガスタービンは出力が１８０ＭＷ乃至３５０ＭＷ又はそれ以上であり、かくしてこれと対応して更に大きな吸気断面を必要とし、また、対応して、特に第１ステータ列について更に大きなコンプレッサーブレードを必要とする。このような大型で高出力のガスタービンについては、米国特許第５，１９３，９７６号に開示の噴射ノズルは、噴射平面のところの空気断面に効率的であり且つ均等に散在させるために性能を適切に発揮することができない。ノズルのところで微細化された液滴は、吸気流によって極めて迅速に捕捉され、それらの元来の軌跡経路から偏向され、運び去られてしまう。これにより、全吸気流に液滴を効率的に散在させることが非常に困難になる。
【００１３】
当該技術分野では、液体及び通常は空気であるガスを同時に放出できるノズルが知られている。これらのいわゆる二物質ノズルで放出された空気は、多くの場合、液体噴流を破壊し即ち微細化して非常に小さな液滴にするのに役立つ。国際公開第ＷＯ９８／０１７０５号には、液体を微細化するための二物質ノズルが開示されている。このノズルは、微小構造の層状半導体によって製造される。１０μｍ又はそれ以下の小径の液滴をできるだけ均等に発生するのに役立つ。米国特許第６，２６７，３０１号（Ｊ．ハルチ）には、液体の微細化を高める又は２倍にすることが教示されている。高い放出速度を得るため、及び更に効率的に微細化するため、ノズルの前置チャンバで空気を液体と混合する。更に、液体放出オリフィスから出る液体噴流に空気を所定の射出角度で放出する。即ち、空気は、少なくとも、液体噴流に対して垂直な速度成分を有する。これにより、増湿及び冷却の目的に必要な微細化が行われる。
【００１４】
欧州特許第ＥＰ−０ ２４８ ５３９号には、液体燃料を微細化し、これをいわゆる予備混合バーナーで空気と混合するためのノズルが開示されている。一実施形態では、燃料は液体噴射オリフィスから第１予備燃焼チャンバに放出し、そこから第２予備燃焼チャンバに放出する。第２予備燃焼チャンバでは、燃料は、第１環状渦本体からの空気と渦をなす。混合物を空気とともに第２環状渦本体から燃焼チャンバに放出する。
【００１５】
一つ又はそれ以上の空気層が液体噴流を包囲する別の既知の二物質ノズルがある。かくして、例えば、米国特許第２，６４６，３１４号（Ｄ．Ｊピープス）又は米国特許第４，９６１，５３６号（Ｊ．Ｙ．コルレアード）によれば、環状空気層を液体噴流と同軸に且つ平行に整合させる。米国特許第５，４５２，８５６号（Ｊ．プリッチャード）には、放出された液体スプレーを、空気を同時に放出することによって、大きさ及び形状に関して変化させることができるノズルが開示されている。このようなノズルは、例えば、ワニスや塗料を微細化するためのスプレーピストルで使用される。これらは、しかしながら、噴射位置での吸気の速度が約３０ｍ／秒乃至８０ｍ／秒であり、第１ステータ列の前で最大１８０ｍ／秒である大型のガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングの用途には適していない。これらのノズルは、液体を標準的な大気圧の周囲条件で噴射するように設計されている。極めて微細に噴霧された液滴は、境界層に入り込まないし、空気流によって直ちに偏向され、その結果、空気流への散在が全くうまく行われず、及びかくしてブレード表面の湿潤がうまく行われない。かくして、液体の大部分は流れによって吸気ダクトの平面に押し込まれる。液体のこの部分はクリーニングに使用されず、主に第１コンプレッサーのロータブレード列に侵蝕の問題を生じる。
【００１６】
米国特許第５，７３８，２８１号（Ｚ．ズレキ等）には、放出されたガスを、これと同時に放出された副ガスによって周囲からシールドするガスノズルが開示されている。副ガスは、多孔質媒体を通して、ガスを包囲するクッションを形成するように放出される。
【００１７】
結論的には、一方では、当該技術分野で既知の二物質ノズルは、全く異なる用途に対して設計され、かくして、強い高速のガス流に液滴を散在させるのに適していない。他方、ガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするように設計された既知のノズルは、ブレード表面しか適切に濡らすことができず、かくして出力等級が小さいガスタービン及び中程度のガスタービンで良好なクリーニング結果が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の目的は、ガス流に液滴をできるだけ均等に散在させるように、ガス流に液滴を散在させるための方法を提供することである。液滴は、詳細には、制御された大きさを備えており、この大きさは所望の範囲で不変のままでなければならない。本発明の別の目的は、本方法を実施するための噴射ノズルを提供することである。方法及びノズルは、ガス流の速度が高く、質量流量が大きく、流れ断面が大きい高い動力等級のタービンに使用できなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
独立項に記載の本発明による方法及び本発明による噴射ノズルによりこれらの目的が達成される。別の独立項は、ガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングの使用例に関する。
【００２０】
ガス流に液滴を散在させるための本発明による方法では、液滴をガス流中に噴射する。これと同時に副ガスをガス流中に噴射する。これを行うに当たり、副ガスの噴射速度は液滴の噴射速度よりも大きく、そのため、噴射された副ガスが、噴射された液滴をそれらの軌跡及び大きさに関して安定させ、これらをガス流から部分的にシールドし、及び／又は液滴を同伴し又はこれらをガス流中に加速する。副ガスの噴射速度は、例えば、液滴の噴射速度の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、及び例えば少なくとも１０倍であってもよい。
【００２１】
本発明による方法は、例えば、ガスタービンコンプレッサーの吸気流にクリーニング液体の液滴を散在させるために使用できる。空気流を吸い込む吸気ダクトを含むガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするための本発明による方法では、液滴の形態のクリーニング液を吸気ダクトに噴射し、クリーニングがなされるべきガスタービンコンプレッサーの部分まで液滴を運び、これらのクリーニングを行う。液滴は、吸気流中に噴射される。このとき、副ガスの噴射速度は液滴の噴射速度よりも大きく、そのため、噴射された副ガスが噴射された液滴をそれらの軌跡及び大きさに関して安定させ、これらをガス流から部分的にシールドし及び／又はこれらをガス流中に同伴する。副ガスの噴射速度は、例えば、液滴の噴射速度の少なくとも２倍であってもよく、好ましくは少なくとも５倍であってもよく、例えば少なくとも１０倍である。
【００２２】
本発明による方法を実施するための本発明による噴射ノズルは、噴射ノズルをガス流に向かって境界付けるベース表面、液体入口開口部及びガス入口開口部、液体入口開口部に連結された少なくとも一つの液体オリフィス、ガス入口開口部に連結された少なくとも一つのガスオリフィスを含む。噴射ノズルは、少なくとも一つの液体オリフィスが、ベース表面からガス流中に突出した少なくとも一つの突出部に配置されるように設計されている。少なくとも一つの突出部のベース表面からの高さは、例えば２ｍｍ乃至９ｍｍであり、好ましくは３ｍｍ乃至５ｍｍである。
【００２３】
本発明による噴射ノズルは、例えば、ガスタービンコンプレッサーの吸気流にクリーニング液の液滴を散在させるのに使用できる。本発明による流れ機械即ちガスタービンコンプレッサーは、ハウジング壁を持つ流れダクト、例えば吸気ダクトを含み、本発明による少なくとも一つの噴射ノズルがハウジング壁に取り付けられている。
【００２４】
本発明による流れ機械又はガスタービンコンプレッサーの別の実施形態は、ハウジング壁を持つ流れダクト、例えば吸気ダクトを含み、本発明による少なくとも一つの噴射ノズルがハウジング壁に取り付けられており、この噴射ノズルは、液体入口開口部及びこの液体入口開口部に連結された少なくとも一つの液体オリフィスを含む。噴射ノズルは、ガス入口開口部及びこのガス入口開口部に連結された少なくとも一つのガスオリフィスを更に含む。
【００２５】
方法及び噴射ノズルの有利な実施形態は、従属項に記載してある。
【００２６】
本発明により、ガス流断面の深さ及び幅内への液滴の空間分布及び液滴の大きさ分布の制御を改善する。本発明によれば副ガスは、安定化効果、シールド効果、及び同伴−加速効果を、放出された液滴に及ぼす。詳細には、当該技術分野の現状に関し、以下の利点が得られる。即ち、
− ガス流による液滴の偏向が、小さくなり且つ時間的に遅くなる。
− ハウジング壁に沿ったガス流境界層に液滴が更に効率的に入り込む。
− ガス流中での液滴の軌跡が良好に制御される。
− 液滴が放出される扇形のスプレー角度が更に安定する。
【００２７】
これらの及び他の有利な効果により、液滴の少なくとも一部が、ガス流に、副ガスがない場合よりも効率的に散在させられる。
【００２８】
本発明によれば、様々な液滴直径の分布範囲（例えばガウス分布）が比較的広くなり、例えば５０ｍｍ乃至２５０ｍｍとなる。液滴は直径に従って軌跡が変化し、かくしてガス流中への入り込みの程度が変化し、そのため、ガス流への液滴の散在が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００３０】
図１、図２、及び図３は本発明による方法を概略に示す。
【００３１】
図１（ａ）には、本発明による噴射ノズル１の第１実施形態の上部分が概略に側面図で示してある。この図では、及び説示的目的のため、先ず最初にガス流が存在しないものと仮定する。噴射ノズル１の液体オリフィス２２から液滴５が放出される。液滴５は、特定的には、本質的に一つの平面（ｙｚ平面）−本明細書中で液体噴射平面５０と呼ぶ−をなして放出される。液滴のｘ方向での空間的分布の拡がりが、ｙ方向及びｚ方向の夫々よりも遙かに小さいため、ここでは「平面」と呼ぶことができる。このことは、図１乃至図３から直ちに明らかになることではない。これは、これらの図では、明瞭化を図る目的で三つの空間方向の長さ状態が正確に縮尺通りでないためである。
【００３２】
更に、副ガス６．１、６．２が、夫々、少なくとも一つのガスオリフィスから、図１の例では噴射ノズル１の二つのガスオリフィス２４．１、２４．２から放出される。これらのガスオリフィス２４．１、２４．２の各々は、液体オリフィス２２に関し、副ガス６．１、６．２が本質的にガス噴射平面６０．１、６０．２として出るように形成されて構成されている。ここに示す例では、ガス噴射平面６０．１、６０．２は液体噴射平面５０と本質的に平行であり且つ離間されている。液体噴射平面５０とガス噴射平面６０．１、６０．２との間の距離は、好ましくは、液滴５及び副ガス６．１、６．２が、混合ゾーン７で、少なくとも、限定された軌跡後に互いに接触するように選択される。
【００３３】
図１（ｂ）に示す本発明による噴射ノズル１の第２の実施形態は、副ガス６．１が液体噴射平面５０に関して所定角度で僅かに傾けて平面６０．１をなして放出されるように第１ガスオリフィス２４．１が設計されているという点で、図１（ａ）に示す形態と異なっている。傾斜角度βは、例えば約２°乃至２０°であり、好ましくは１０°である。このような傾斜角度は、以下に更に詳細に説明するように効率的にガス流に散在させる上で有利である。
【００３４】
図２には、図１（ａ）に示したのと同じ噴射ノズル１が示してある。しかし、この図では、矢印で概略に示すガス流８が存在する。このガス流８の流れ方向が（＋ｘ）方向であると仮定する。放出された媒体５、６．１、６．２は、一方では、スラスト及び／又は摩擦によって互いに相互作用し、他方ではガス流８と相互作用する。媒体５、６．１、６．２の相互作用によって、これらの媒体５、６．１、６．２はｙ方向及びｚ方向の両方向で加速される。媒体５、６．１、６．２とガス流８との相互作用により、これらの媒体５、６．１、６．２はｘ方向に加速され、即ち液体噴射平面５０の外に、即ちガス噴射平面６０．１、６０．２の外に偏向される。この偏向は、液滴５だけにガス流８が作用する場合には、早期に大きく発生する。この場合、液滴５は僅かな距離（ｚ方向で）しか前進しない。しかしながら、本発明に従って液滴５とともに放出された副ガス６．１、６．２は、少なくとも三つの点でこの望ましからぬ作用に抵抗する。即ち、
− 第１に、副ガス６．１、６．２が、液滴５に、それらの大きさ、スプレーの角度α（図３参照）、及びそれらの軌跡に関して安定するように及び制御するように作用する。かくして、冒頭に言及した米国特許第６，２６７，３０１号の教示とは対照的に、副ガス６は液滴５の最初の大きさを変更せず、詳細には液滴５は更に小さく微細化されない。
【００３５】
− 第２に、上流に配置されたガスオリフィス２４．１から放出された副ガス６．１が液滴５をガス流８からシールドする。これは、少なくとも、ノズルを通して放出された後、軌跡の初期区分について行われる。副ガス６．１の粒子はガス流８の粒子と衝突し、これらを（＋ｚ）方向で加速する。かくして、ガス流境界層への液滴５の進入を容易にし、境界層と交差した後、ガス流８による液滴５の軌跡の偏向が遅延され、これにより液滴５をガス流８中に更に深く進入させることができる。
【００３６】
− 第３に、副ガス６．１、６．２が液滴５に同伴効果又は加速効果を及ぼし、これらを（＋ｚ）方向で加速する。勿論、これについての前提条件は、副ガス６．１、６．２の放出速度が液滴の放出速度よりも高いということである。
【００３７】
これらの３つの効果の全て、即ち安定効果、シールド効果、及び同伴効果により、液滴の幾分かが、副ガス６．１、６．２がない場合よりも大きく、液滴の最初の大きさに影響を及ぼすことなくｚ方向に移動する。
【００３８】
図３には、図１（ａ）、図１（ｂ）、又は図２の噴射ノズル１の正面図（ガス流の＋ｘ方向）が概略に示してある。液滴５及び副ガス６．１、６．２は、好ましくは、スプレー形状でガス流８内に噴射される。スプレーは、噴射ノズル１からの距離が大きくなるに従って＋ｚ方向に拡がる。スプレーの角度αは、例えば、約２０°乃至９０°であり、好ましくは６０°である。
【００３９】
液滴５についてのスプレー角度αは、上流で放出される副ガス６．１について及び／又は下流で放出される副ガス６．２について異なっていてもよい。かくして、例えば、三つのスプレー角度α６．１≠α５≠α６．２を選択でき、これらのうちの二つが等しくてもよい、例えばα６．１＝α６．２であってもよい。とりわけ、実験によれば、夫々の媒体のガス流中への進入深さは、スプレー角度αが大きければ大きい程小さくなるということがわかった。用途に従って、スプレー角度α５、α６．１、α６．２、放出速度、及び／又は媒体５、６．１、６．２の質量流量等の様々なパラメータを適当な方法で最適化し、ガス流８に液滴５を効率的に散在させる。
【００４０】
図４は、本発明による噴射ノズル１の好ましい実施形態を斜視図で示す。同じ実施形態が図５に平面図で示してあり、図６に長手方向断面図で示してある。噴射ノズル１は、ノズルヘッド２、ノズル本体３、並びに液体連結ユニオン４１及びガス連結ユニオン４３を含む。これらの構成要素は、例えば金属、好ましくはステンレス鋼で製造されている。
【００４１】
ノズルヘッド１は、液体チャンネル挿入体２１及び２つのガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２を含み、これらの挿入体は、本質的に、円錐形噴射ノズル１の中央平面に配置されている。噴射ノズル１は、好ましくは、ノズルヘッド２のベース表面が、散在されるべきガス流８を境界付けるダクトの内壁と面一であるように設置される。
【００４２】
液体チャンネル挿入体２１は、長さが１．４ｍｍで幅が約０．４ｍｍのスロット状液体オリフィス２２内に開放している。液体オリフィス２２は、噴射ノズルの長手方向軸線１０の本質的に中央に置かれ、ここに論じる実施形態では、長手方向軸線１０から、ノズル直径に関して小さい約１．５ｍｍの長さだけ離間されている。
【００４３】
液体オリフィス２２と近接した液体放出ゾーンでは圧力降下が生じ、その結果、吸引効果が生じる。これにより、ガス流８中に渦が発生し、これにより平らな液体スプレーを変形し即ち不安定にし、液滴５の大きさ分布を変化させる。この効果をなくすため、又はこれを減少するため、液体チャンネル挿入体２１は、ノズルヘッド２のベース表面２０を越えてガス流８中に、例えば、約２ｍｍ乃至９ｍｍ、好ましくは約３ｍｍ乃至５ｍｍ突出している。液体チャンネル挿入体２１のこの突出部により、スプレー角度α並びに液滴の大きさ分布及び軌跡を安定させ、制御する。
【００４４】
渦効果を効率的に減少するため、液体オリフィス２２は、ベース表面２０の上方に、ガスオリフィス２４．１、２４．２よりも高く配置されなければならない。一方では、ベース表面２０に関する液体オリフィス２２と各ガスオリフィス２４．１、２４．２との間の高さの相違と、他方では互いから最も離れて配置された二つの（液体又はガス）オリフィス２４．１、２４．２間のベース表面での最大距離との間の比は、０．０８乃至０．４０であり、好ましくは０．１２乃至０．２０である。
【００４５】
ガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２は、各々、長さが約２．１ｍｍであり且つ幅が約１．３ｍｍのスロット状ガスオリフィス２４．１、２４．２内に開放している。上流に配置されたガスオリフィス２４．１は、液体オリフィス２２から約１５ｍｍのところにある。上流に配置された関連したガスチャンネル挿入体２３．１は、好ましくは、ノズルの長手方向軸線１０がガス流８に対して垂直（即ちｚ方向に向けられている）である場合に、放出された副ガス６．１が僅かにガス流８（即ち、その速度はｘ方向に成分を有する）に向かって差し向けられるように、ノズルの長手方向軸線１０に関して僅かに傾斜している。これは、かくして、図１（ｂ）に概略に示す実施形態と本質的に対応する。傾斜角度βは、例えば、約２°乃至２０°であり、好ましくは約１０°である。これにより、上流に配置されたガスオリフィス２３．１から放出された副ガス６．１が液滴５をガス流８から更に効率的にシールドし、液滴５がガス流８中にできるだけ入り込むことができるようにする。
【００４６】
下流に配置されたガスオリフィス２４．２は、液体オリフィス２２から約１０ｍｍの距離に配置される。かくして、この距離は、好ましくは、上流に配置されたガスオリフィス２４．１と液体オリフィス２２との間の距離よりも短い。更に、下流に配置された関連したガスチャンネル挿入体２３．２は、好ましくは、ノズル長手方向軸線１０と平行である。かくして、噴射ノズル１は、ガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２の距離及び方向に関して非対象である。下流に配置されたガスオリフィス２４．２から放出された副ガス６．２の主な目的は、液滴５を同伴し安定させる効果であり、これにより液滴５がガス流８中にできるだけ入り込むことができる。ガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２は、本質的には、ノズルヘッド２のベース表面２０に配置される。
【００４７】
スロット状の液体オリフィス又はガスオリフィス２２、２４．１、２４．２は、これらのオリフィスの長手方向軸線が互いに平行であり且つガス流８に対して垂直（即ちｙ方向と平行）であるように配置される。これらは、液体又はガススプレーの角度が約２０°乃至９０°の間、好ましくは約６０°であるように設計されている。
【００４８】
ノズルヘッド２は、対応する肩部又はフランジ２６、３６と係合する二つの止めねじ２５．１、２５．２によってノズル本体３に取り付けられている。
【００４９】
ノズル本体３は、液体５を液体チャンネル挿入体２１に導く液体供給チャンネル３１及び副ガス６を二つのガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２に導くガス供給チャンネル３３を含む。
【００５０】
液体連結ユニオン４１及びガス連結ユニオン４３がノズル本体３にねじ込んであり、これらのユニオンは、液体入口開口部４２及びガス入口開口部４４を夫々備えている。
【００５１】
図６に示す実施形態のように、噴射ノズル１の設計に関し、特に安全性に考慮を払わなければならない。噴射ノズル１の構成要素が作動中に外れたり空気流８とともにコンプレッサーに飛び込んだりすると、コンプレッサー及びタービンに致命的損傷が加わってしまう。このようなことが起こらないようにするため、液体チャンネル挿入体２１やガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２等の危険な構成要素は、上方に向かって先細りの形状が設けられているか或いは肩部状のレリーフが設けられている。更に、挿入体２１、２３．１、２３．２等のノズル部品がベース表面２０を越えて、即ち空気流８中にできるだけ突出していないように注意を払わなければならない。ノズルの突出部は、詳細には、ガス流８に望ましからぬ影響を生じる。保守要員が登るときの助けとしてこれらを使用することがしばしばあり、これにより損傷を受ける。
【００５２】
図４乃至図６に示す噴射ノズル１は、水を液体５として使用し、空気を副ガス６．１、６．２として使用するように設計されている。噴射位置での速度が例えば３０ｍ／秒乃至８０ｍ／秒で、質量流量が例えば５００ｍ3 ／秒の空気流８に水滴５を散在させるため、表１に特定した作動パラメータを選択する。
【００５３】
表１
パラメータ 液体５ 副ガス６．１、６．２
圧力 （Ｐａ） ４×１０5 ４×１０5
オリフィスの面積（ｍ2 ） ４．４×１０-7 ２×２．１×１０-6
放出速度 （ｍ／秒） ２８ ３１７
質量流量 （ｍ3 ／秒） １．３×１０-5 ２×１．７ ×１０-3
上述のように、コンプレッサーブレードの湿潤及びクリーニングを効率的に行うため、これらの作動パラメータ及び例えばスプレー角度α等の他の作動パラメータを変化させ、最適化してもよい。
【００５４】
ガス流を使用せず、表１に特定した液体及び副ガスについてのパラメータで図４乃至図６の噴射ノズルをノズルのベース表面２０から２００ｍｍの距離で使用した実験では、約５０μｍ乃至２５０μｍの水滴直径が計測された。同じ条件で、副ガスがない場合、同様に５０μｍ乃至２５０μｍであった。このことは、水滴直径の分布が副ガスによっては変化しないということを示す。
【００５５】
別の実験では、図４乃至図６の噴射ノズルを水平に保持し、ノズルの長手方向軸線１０をアンダーレイの上方１２００ｍｍの高さに配置する。液体及び副ガス（使用された場合）を各々４×１０5 Ｐａの圧力で放出した。副ガスがないと、ノズルから８００ｍｍ乃至２０００ｍｍの距離のところでアンダーレイが濡れたことが観察された。これに対し、副ガスを使用した場合の投射（軌跡）範囲は８００ｍｍ乃至４５００ｍｍであった。かくして、液滴は、副ガスにより、副ガスがない場合よりもかなり遠くに送られる。
【００５６】
勿論、本発明は、上文中に論じられ且つ添付図面に示した実施形態に限定されない。当業者は、本発明の知識により別の形態の実施形態を開発するであろう。かくして、例えば、図４乃至図６に示すスロット状液体オリフィス２２の代わりに、ｙ方向と平行に直線状に並んで配置された幾つかの例えば小径の円形の液体オリフィスを使用してもよい。これらの液体オリフィスを出た液滴全体が液体噴射平面を画成する。同じことがガスオリフィス２４．１、２４．２にも適用される。有利であれば、上流に配置されたガスチャンネル挿入体２３．１をノズルの長手方向軸線に関して傾けることができ、並びにガスオリフィス２４．１、２４．２を液体オリフィス２２に関して非対称に配置することができる。
【００５７】
更に、液体噴射平面５０は、必ずしも、ガス流８に対して垂直でなくてもよい。というよりはむしろ、ガス流８に関して任意の、好ましくは１５°乃至１６５°の射出角度が可能である。これは、例えば、本発明によるノズルを、冒頭に論じた米国特許第５，１９３，９７６号に記載されたノズル取り付けと同様に、ボールジョイントに取り付けることによって実現できる。
【００５８】
本発明の様々な実施形態を例示するため、図７は、本発明による噴射ノズルの４つの形態を概略平面図で示す。ノズルヘッド２は、図５と同様に円形のディスクとして示してあるが、勿論、この他の形状であってもよい。散在されるべきガス流もまた、各場合に描いてある。図７は、液体オリフィス２２、２２．１、２２．２、及びガスオリフィス２４、２４．１−２４．６の様々な配置が可能であることを強調する。図７（ａ）による実施形態は、中央液体オリフィス２２を有し、各々、ガスオリフィス２４．１及び２４．２が上流及び下流に夫々配置されている。これらのオリフィス２２、２４．１、及び２４．２は、流れ方向で互いに隣接して配置されており、各々スロット状形状を備えており、それらの長手方向軸線は互いに平行であり且つ流れ方向に対して垂直である。これらは、ローマ数字のＩＩＩを連想させる。この実施形態は、かくして、本質的に図５の形態と対応する。図７（ｂ）の実施形態では、スロット状液体オリフィス２２が同様に二つのスロット状ガスオリフィス２４．１、２４．２の間に配置されているが、その長手方向軸線が流れ方向と平行であり且つガスオリフィス２４．１、２４．２の長手方向軸線に対して垂直である。この構成は、大文字Ｈを連想させる。図７（ｃ）の実施形態では、円形のディスク状の中央液体オリフィス２２が同心の環状ガスオリフィス２４によって取り囲まれている。図７（ｄ）は、二つの液体オリフィス２２．１、２２．２を含み且つ各々三つのガスオリフィス２４．１−２４．６が液体オリフィスの両側に配置された実施形態を示す。当業者は、本発明の知識により、夫々の用途に最適に適合させた液体オリフィス及びガスオリフィスの別の構成を開発するであろう。
【００５９】
最後に、図８には、本発明によるガスタービンコンプレッサー９が吸気部分を通る長手方向概略断面図で示してある。吸気部分は、ハウジング壁９２を含む吸気ダクト９１を有する。更に、クリーニングがなされるべきコンプレッサーブレード９３の一部が示してある。ハウジング壁９２には少なくとも一つの噴射ノズル１．１−１．４が取り付けられている。噴射ノズルは、液体入口開口部４２及びこの液体入口開口部４２に連結された少なくとも一つの液体オリフィス２２、及び別のガス入口開口部４４及びこのガス入口開口部４４に連結された少なくとも一つのガスオリフィス２４．１、２４．２を含む。噴射ノズルは、好ましくは、図４乃至図６の実施形態に従って設計されている。
【００６０】
図８に示す実施形態は簡単な概略の例である。更に多くの噴射ノズルを設けてもよいし、これらのノズルをハウジング壁９２の様々な位置に分配してもよく、特に周囲に亘って分配してもよい。本発明は、ガスタービンコンプレッサーに限定されず、他の流れ機械の流れダクトに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による噴射ノズルの二つの実施形態（ａ）及び（ｂ）を、放出された媒体とともに、流れ機械、例えばガスタービンの入口ガス流なしで示す概略側面図である。
【図２】本発明による噴射ノズルの一部を、放出された媒体とともに、流れ機械、例えばガスタービンの入口ガス流がある状態で示す概略側面図である。
【図３】本発明による噴射ノズルの一部を、放出された媒体とともに示す、概略正面図、即ち噴射平面での図である。
【図４】本発明による噴射ノズルの好ましい実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４の噴射ノズルの平面図である。
【図６】図４及び図５の噴射ノズルの図５のＩＶ−ＩＶ線に沿った長手方向断面図である。
【図７】本発明による噴射ノズルの様々な実施形態を示す概略平面図である。
【図８】本発明によるガスタービンコンプレッサーの吸気部分の長手方向概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 噴射ノズル
１０ 長手方向軸線
２ ノズルヘッド
２０ ベース表面
２１ 液体チャンネル挿入体
２２、２２．１、２２．３ 液体オリフィス
２３．１、２３．２ ガスチャンネル挿入体
２４、２４．１−２４．６ ガスオリフィス
２５．１、２５．２ 止めねじ
２６ 肩部
３ ノズル本体
３１ 液体供給チャンネル
３３ ガス供給チャンネル
３６ 肩部
４１ 液体連結ユニオン
４２ 液体入口開口部
４３ ガス連結ユニオン
４４ ガス入口開口部
５ 液滴
５０ 液体噴射平面
６．１、６．２ 副ガス
６０．１、６０．２ ガス噴射平面
７ 混合ゾーン
８ ガス流
９ ガスタービンコンプレッサー
９１ 吸気ダクト
９２ ハウジング壁
９３ コンプレッサーブレード
ｘ、ｙ、ｚ 直交座標
α 夫々の扇状ガスの扇状液滴のスプレー角度
β 噴射平面の傾斜角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス流に液滴を散在させるための、請求項１の前段部分による方法に関する。その好ましい用途の一つは、産業用ガスタービンの分野にあり、その分野において、ガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングに使用できる。本発明は、更に、別の独立項の前段部分による方法を実施するための噴射ノズルに関する。本発明は、更に、別の独立項の前段部分によるターボ機械、例えばガスタービンコンプレッサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、ガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングの適用例で本発明を説明する。しかしながら、本発明は、ガス流に液体を散在させる、例えば発電技術等の他の技術分野でも使用できる。
【０００３】
全てのガスタービンは、コンプレッサーブレードの汚損を被る。この現象は、吸気流中の固体や液体の粒子が、吸気が濾過されるのにもかかわらずタービン設備に進入し、コンプレッサーブレードに付着したままになることによって生じる。このような粒子には、花粉、虫、オイル、海塩、産業的化学物質、未燃焼炭化水素、煤粒子等が含まれる。コンプレッサーブレードが汚染されると、効率が低下し、設備全体の出力が最大約１０％又はそれ以上低下する。こうした低下が起こらないようにするため、コンプレッサーブレードのクリーニングを行うことが試みられている。当該技術分野の現状では、コンプレッサーブレードのクリーニングを行うための様々な方法及び装置が知られている。
【０００４】
従来のクリーニング方法は、設備の作動中に米やナッツの殻等で柔らかく擦ることに基づく。これらの柔らかな擦り材を吸気に混合し、タービンで燃焼する。しかしながら、これらの簡単な方法は、最新のタービンには適しておらず、特にコンプレッサーブレードに保護コーティングが設けられ、燃焼チャンバ並びにタービンブレード冷却システムが最新の技術で形成されたタービンには適していない。
【０００５】
最新のガスタービンコンプレッサーをクリーニングするため、今日、三つの方法が使用されている。
【０００６】
（ｉ）設備を停止させた状態で、手作業でクリーニングを行う方法。この方法は、部品を効率的にクリーニングするが、実際には、設備の検査時やオーバーホール時に計画通りに停止させた中でしか行うことができない。コンプレッサーシリンダを開放しないと、第１ステータ列しか手作業でクリーニングできない。
【０００７】
（ii）オフライン湿式クリーニング方法（即ち、停止時にタービンの温度を下げた状態でスターターモータをクリーニングしクランクを洗浄する）。クリーニング液として、水、水又は溶剤を基材としたコンプレッサークリーナーの混合物、又は不凍剤との混合物を使用する。この方法は、ロータの完全なコンプレッサーブレード並びに第１ステータ列だけでないステータのクリーニングを行うことができるため、効率的である。しかしながら、タービンを停止させた状態で実施する必要があり、そのため生産のロスが生じるという欠点がある。
【０００８】
（iii）（ii）に述べたクリーニング液を用いたオンライン湿式クリーニング方法（即ち作動中に湿式クリーニングを行う）。この方法では、コンプレッサーブレード表面をクリーニング液で均等に且つできるだけ完全に濡らし、汚れ粒子を除去する。このクリーニング方法は、ガスタービンが作動した状態で実施でき、そのため生産のロスが生じない。
【０００９】
本発明は、オンラインクリーニング方法（iii）に関する。
【００１０】
当該技術の現状及びオンラインクリーニングに使用されている噴射ノズルに関し、現在まで、低圧ノズルと高圧ノズルとの間で区別がなされてきた。低圧ノズルは、約３ｂａｒ乃至１５ｂａｒの圧力で作動し、直径が約３０μｍ乃至１０００μｍの液滴を発生したが、高圧ノズルは、約１５ｂａｒ乃至９０ｂａｒの圧力で作動し、直径が約３μｍ乃至３０μｍの液滴を発生した。通常、コンプレッサーブレードができるだけ均等に且つ表面が覆われるように濡らされるように、クリーニング液を微細化するための努力が払われてきた。更に、微細化により、噴射された液体質量の蒸発によって、吸い込まれるコンプレッサー空気の温度が抑えられる。この副作用にも拘わらず、同伴された塵埃粒子を含むクリーニング液の質量流量によってコンプレッサーに生じる副作用（侵蝕）及びタービンに生じる副作用（炎消え）をなくすため、又は少なくとも減少するため、クリーニング液の質量流量をできるだけ小さくするための努力を払うのが望ましい。
【００１１】
当該技術分野の一般的な教示によれば、液滴を均等に分配することにより、コンプレッサーブレードが効率的に濡らされる。液滴は、コンプレッサーブレードを侵蝕しないように小さくなければならず、重力によって下方に逸らされ過ぎてコンプレッサーブレードに達することがないように軽くなければならない。噴射ノズルの設計は、上述の必要条件を満たすため、及びかくしてクリーニングを効率的に行うため、非常に重要である。これは、吸気ダクト内の空気の速度が、断面が狭くなることにより第１コンプレッサー列の入口で約１８０ｍ／秒まで加速されるためである。液滴を空気流中に良好に分配するため、エンジンの出力等級に従って、多数（最大約４０個又はそれ以上）の噴射ノズルをコンプレッサーの吸気ダクトに設ける。
【００１２】
コンプレッサーの湿式クリーニングを行うための方法及び装置が米国特許第５，１９３，９７６号（Ｓ．コレフ等）から既知である。この文献によれば、クリーニング液をコンプレッサーの吸気ダクトに一つの又は幾つかの噴射ノズルによって噴射する。微細化したスプレーを円錐角度が約９０°の円錐形形態で発生する。噴射ノズルは、微細化ノズルであり、調節自在のボールジョントに配置され、コンプレッサーの吸気ダクトの壁に取り付けられる。この方法及びこれらの噴射ノズルは、出力が５ＭＷ乃至１８０ＭＷの小型又は中型のガスタービンに非常に適している。しかしながら、大型のガスタービンは出力が１８０ＭＷ乃至３５０ＭＷ又はそれ以上であり、かくしてこれと対応して更に大きな吸気断面を必要とし、また、対応して、特に第１ステータ列について更に大きなコンプレッサーブレードを必要とする。このような大型で高出力のガスタービンについては、米国特許第５，１９３，９７６号に開示の噴射ノズルは、噴射平面のところの空気断面に効率的であり且つ均等に散在させるために性能を適切に発揮することができない。ノズルのところで微細化された液滴は、吸気流によって極めて迅速に捕捉され、それらの元来の軌跡経路から偏向され、運び去られてしまう。これにより、全吸気流に液滴を効率的に散在させることが非常に困難になる。
【００１３】
当該技術分野では、液体及び通常は空気であるガスを同時に放出できるノズルが知られている。これらのいわゆる二物質ノズルで放出された空気は、多くの場合、液体噴流を破壊し即ち微細化して非常に小さな液滴にするのに役立つ。国際公開第ＷＯ９８／０１７０５号には、液体を微細化するための二物質ノズルが開示されている。このノズルは、微小構造の層状半導体によって製造される。１０μｍ又はそれ以下の小径の液滴をできるだけ均等に発生するのに役立つ。米国特許第６，２６７，３０１号（Ｊ．ハルチ）には、液体の微細化を高める又は２倍にすることが教示されている。高い放出速度を得るため、及び更に効率的に微細化するため、ノズルの前置チャンバで空気を液体と混合する。更に、液体放出オリフィスから出る液体噴流に空気を所定の射出角度で放出する。即ち、空気は、少なくとも、液体噴流に対して垂直な速度成分を有する。これにより、増湿及び冷却の目的に必要な微細化が行われる。
【００１４】
欧州特許第ＥＰ−０ ２４８ ５３９号には、液体燃料を微細化し、これをいわゆる予備混合バーナーで空気と混合するためのノズルが開示されている。一実施形態では、燃料は液体噴射オリフィスから第１予備燃焼チャンバに放出し、そこから第２予備燃焼チャンバに放出する。第２予備燃焼チャンバでは、燃料は、第１環状渦本体からの空気と渦をなす。混合物を空気とともに第２環状渦本体から燃焼チャンバに放出する。
【００１５】
一つ又はそれ以上の空気層が液体噴流を包囲する別の既知の二物質ノズルがある。かくして、例えば、米国特許第２，６４６，３１４号（Ｄ．Ｊピープス）又は米国特許第４，９６１，５３６号（Ｊ．Ｙ．コルレアード）によれば、環状空気層を液体噴流と同軸に且つ平行に整合させる。米国特許第５，４５２，８５６号（Ｊ．プリッチャード）には、放出された液体スプレーを、空気を同時に放出することによって、大きさ及び形状に関して変化させることができるノズルが開示されている。このようなノズルは、例えば、ワニスや塗料を微細化するためのスプレーピストルで使用される。これらは、しかしながら、噴射位置での吸気の速度が約３０ｍ／秒乃至８０ｍ／秒であり、第１ステータ列の前で最大１８０ｍ／秒である大型のガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングの用途には適していない。これらのノズルは、液体を標準的な大気圧の周囲条件で噴射するように設計されている。極めて微細に噴霧された液滴は、境界層に入り込まないし、空気流によって直ちに偏向され、その結果、空気流への散在が全くうまく行われず、及びかくしてブレード表面の湿潤がうまく行われない。かくして、液体の大部分は流れによって吸気ダクトの平面に押し込まれる。液体のこの部分はクリーニングに使用されず、主に第１コンプレッサーのロータブレード列に侵蝕の問題を生じる。
【００１６】
米国特許第５，７３８，２８１号（Ｚ．ズレキ等）には、放出されたガスを、これと同時に放出された副ガスによって周囲からシールドするガスノズルが開示されている。副ガスは、多孔質媒体を通して、ガスを包囲するクッションを形成するように放出される。
【００１７】
結論的には、一方では、当該技術分野で既知の二物質ノズルは、全く異なる用途に対して設計され、かくして、強い高速のガス流に液滴を散在させるのに適していない。他方、ガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするように設計された既知のノズルは、ブレード表面しか適切に濡らすことができず、かくして出力等級が小さいガスタービン及び中程度のガスタービンで良好なクリーニング結果が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の目的は、ガス流に液滴をできるだけ均等に散在させるように、ガス流に液滴を散在させるための方法を提供することである。液滴は、詳細には、制御された大きさを備えており、この大きさは所望の範囲で不変のままでなければならない。本発明の別の目的は、本方法を実施するための噴射ノズルを提供することである。方法及びノズルは、ガス流の速度が高く、質量流量が大きく、流れ断面が大きい高い動力等級のタービンに使用できなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
独立項に記載の本発明による方法及び本発明による噴射ノズルによりこれらの目的が達成される。別の独立項は、ガスタービンコンプレッサーの湿式クリーニングの使用例に関する。
【００２０】
ガス流に液滴を散在させるための本発明による方法では、液滴をガス流中に噴射する。これと同時に副ガスをガス流中に噴射する。これを行うに当たり、副ガスの噴射速度は液滴の噴射速度よりも大きく、そのため、噴射された副ガスが、噴射された液滴をそれらの軌跡及び大きさに関して安定させ、これらをガス流から部分的にシールドし、及び／又は液滴を同伴し又はこれらをガス流中に加速する。副ガスの噴射速度は、例えば、液滴の噴射速度の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、及び例えば少なくとも１０倍であってもよい。
【００２１】
本発明による方法は、例えば、ガスタービンコンプレッサーの吸気流にクリーニング液体の液滴を散在させるために使用できる。空気流を吸い込む吸気ダクトを含むガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするための本発明による方法では、液滴の形態のクリーニング液を吸気ダクトに噴射し、クリーニングがなされるべきガスタービンコンプレッサーの部分まで液滴を運び、これらのクリーニングを行う。液滴は、吸気流中に噴射される。このとき、副ガスの噴射速度は液滴の噴射速度よりも大きく、そのため、噴射された副ガスが噴射された液滴をそれらの軌跡及び大きさに関して安定させ、これらをガス流から部分的にシールドし及び／又はこれらをガス流中に同伴する。副ガスの噴射速度は、例えば、液滴の噴射速度の少なくとも２倍であってもよく、好ましくは少なくとも５倍であってもよく、例えば少なくとも１０倍である。
【００２２】
本発明による方法を実施するための本発明による噴射ノズルは、噴射ノズルをガス流に向かって境界付けるベース表面、液体入口開口部及びガス入口開口部、液体入口開口部に連結された少なくとも一つの液体オリフィス、ガス入口開口部に連結された少なくとも一つのガスオリフィスを含む。噴射ノズルは、少なくとも一つの液体オリフィスが、ベース表面からガス流中に突出した少なくとも一つの突出部に配置されるように設計されている。少なくとも一つの突出部のベース表面からの高さは、例えば２ｍｍ乃至９ｍｍであり、好ましくは３ｍｍ乃至５ｍｍである。
【００２３】
本発明による噴射ノズルは、例えば、ガスタービンコンプレッサーの吸気流にクリーニング液の液滴を散在させるのに使用できる。本発明による流れ機械即ちガスタービンコンプレッサーは、ハウジング壁を持つ流れダクト、例えば吸気ダクトを含み、本発明による少なくとも一つの噴射ノズルがハウジング壁に取り付けられている。
【００２４】
本発明による流れ機械又はガスタービンコンプレッサーの別の実施形態は、ハウジング壁を持つ流れダクト、例えば吸気ダクトを含み、本発明による少なくとも一つの噴射ノズルがハウジング壁に取り付けられており、この噴射ノズルは、液体入口開口部及びこの液体入口開口部に連結された少なくとも一つの液体オリフィスを含む。噴射ノズルは、ガス入口開口部及びこのガス入口開口部に連結された少なくとも一つのガスオリフィスを更に含む。
【００２５】
方法及び噴射ノズルの有利な実施形態は、従属項に記載してある。
【００２６】
本発明により、ガス流断面の深さ及び幅内への液滴の空間分布及び液滴の大きさ分布の制御を改善する。本発明によれば副ガスは、安定化効果、シールド効果、及び同伴−加速効果を、放出された液滴に及ぼす。詳細には、当該技術分野の現状に関し、以下の利点が得られる。即ち、
− ガス流による液滴の偏向が、小さくなり且つ時間的に遅くなる。
− ハウジング壁に沿ったガス流境界層に液滴が更に効率的に入り込む。
− ガス流中での液滴の軌跡が良好に制御される。
− 液滴が放出される扇形のスプレー角度が更に安定する。
【００２７】
これらの及び他の有利な効果により、液滴の少なくとも一部が、ガス流に、副ガスがない場合よりも効率的に散在させられる。
【００２８】
本発明によれば、様々な液滴直径の分布範囲（例えばガウス分布）が比較的広くなり、例えば５０ｍｍ乃至２５０ｍｍとなる。液滴は直径に従って軌跡が変化し、かくしてガス流中への入り込みの程度が変化し、そのため、ガス流への液滴の散在が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００３０】
図１、図２、及び図３は本発明による方法を概略に示す。
【００３１】
図１（ａ）には、本発明による噴射ノズル１の第１実施形態の上部分が概略に側面図で示してある。この図では、及び説示的目的のため、先ず最初にガス流が存在しないものと仮定する。噴射ノズル１の液体オリフィス２２から液滴５が放出される。液滴５は、特定的には、本質的に一つの平面（ｙｚ平面）−本明細書中で液体噴射平面５０と呼ぶ−をなして放出される。液滴のｘ方向での空間的分布の拡がりが、ｙ方向及びｚ方向の夫々よりも遙かに小さいため、ここでは「平面」と呼ぶことができる。このことは、図１乃至図３から直ちに明らかになることではない。これは、これらの図では、明瞭化を図る目的で三つの空間方向の長さ状態が正確に縮尺通りでないためである。
【００３２】
更に、副ガス６．１、６．２が、夫々、少なくとも一つのガスオリフィスから、図１の例では噴射ノズル１の二つのガスオリフィス２４．１、２４．２から放出される。これらのガスオリフィス２４．１、２４．２の各々は、液体オリフィス２２に関し、副ガス６．１、６．２が本質的にガス噴射平面６０．１、６０．２として出るように形成されて構成されている。ここに示す例では、ガス噴射平面６０．１、６０．２は液体噴射平面５０と本質的に平行であり且つ離間されている。液体噴射平面５０とガス噴射平面６０．１、６０．２との間の距離は、好ましくは、液滴５及び副ガス６．１、６．２が、混合ゾーン７で、少なくとも、限定された軌跡後に互いに接触するように選択される。
【００３３】
図１（ｂ）に示す本発明による噴射ノズル１の第２の実施形態は、副ガス６．１が液体噴射平面５０に関して所定角度で僅かに傾けて平面６０．１をなして放出されるように第１ガスオリフィス２４．１が設計されているという点で、図１（ａ）に示す形態と異なっている。傾斜角度βは、例えば約２°乃至２０°であり、好ましくは１０°である。このような傾斜角度は、以下に更に詳細に説明するように効率的にガス流に散在させる上で有利である。
【００３４】
図２には、図１（ａ）に示したのと同じ噴射ノズル１が示してある。しかし、この図では、矢印で概略に示すガス流８が存在する。このガス流８の流れ方向が（＋ｘ）方向であると仮定する。放出された媒体５、６．１、６．２は、一方では、スラスト及び／又は摩擦によって互いに相互作用し、他方ではガス流８と相互作用する。媒体５、６．１、６．２の相互作用によって、これらの媒体５、６．１、６．２はｙ方向及びｚ方向の両方向で加速される。媒体５、６．１、６．２とガス流８との相互作用により、これらの媒体５、６．１、６．２はｘ方向に加速され、即ち液体噴射平面５０の外に、即ちガス噴射平面６０．１、６０．２の外に偏向される。この偏向は、液滴５だけにガス流８が作用する場合には、早期に大きく発生する。この場合、液滴５は僅かな距離（ｚ方向で）しか前進しない。しかしながら、本発明に従って液滴５とともに放出された副ガス６．１、６．２は、少なくとも三つの点でこの望ましからぬ作用に抵抗する。即ち、
− 第１に、副ガス６．１、６．２が、液滴５に、それらの大きさ、スプレーの角度α（図３参照）、及びそれらの軌跡に関して安定するように及び制御するように作用する。かくして、冒頭に言及した米国特許第６，２６７，３０１号の教示とは対照的に、副ガス６は液滴５の最初の大きさを変更せず、詳細には液滴５は更に小さく微細化されない。
【００３５】
− 第２に、上流に配置されたガスオリフィス２４．１から放出された副ガス６．１が液滴５をガス流８からシールドする。これは、少なくとも、ノズルを通して放出された後、軌跡の初期区分について行われる。副ガス６．１の粒子はガス流８の粒子と衝突し、これらを（＋ｚ）方向で加速する。かくして、ガス流境界層への液滴５の進入を容易にし、境界層と交差した後、ガス流８による液滴５の軌跡の偏向が遅延され、これにより液滴５をガス流８中に更に深く進入させることができる。
【００３６】
− 第３に、副ガス６．１、６．２が液滴５に同伴効果又は加速効果を及ぼし、これらを（＋ｚ）方向で加速する。勿論、これについての前提条件は、副ガス６．１、６．２の放出速度が液滴の放出速度よりも高いということである。
【００３７】
これらの３つの効果の全て、即ち安定効果、シールド効果、及び同伴効果により、液滴の幾分かが、副ガス６．１、６．２がない場合よりも大きく、液滴の最初の大きさに影響を及ぼすことなくｚ方向に移動する。
【００３８】
図３には、図１（ａ）、図１（ｂ）、又は図２の噴射ノズル１の正面図（ガス流の＋ｘ方向）が概略に示してある。液滴５及び副ガス６．１、６．２は、好ましくは、スプレー形状でガス流８内に噴射される。スプレーは、噴射ノズル１からの距離が大きくなるに従って＋ｚ方向に拡がる。スプレーの角度αは、例えば、約２０°乃至９０°であり、好ましくは６０°である。
【００３９】
液滴５についてのスプレー角度αは、上流で放出される副ガス６．１について及び／又は下流で放出される副ガス６．２について異なっていてもよい。かくして、例えば、三つのスプレー角度α６．１≠α５≠α６．２を選択でき、これらのうちの二つが等しくてもよい、例えばα６．１＝α６．２であってもよい。とりわけ、実験によれば、夫々の媒体のガス流中への進入深さは、スプレー角度αが大きければ大きい程小さくなるということがわかった。用途に従って、スプレー角度α５、α６．１、α６．２、放出速度、及び／又は媒体５、６．１、６．２の質量流量等の様々なパラメータを適当な方法で最適化し、ガス流８に液滴５を効率的に散在させる。
【００４０】
図４は、本発明による噴射ノズル１の好ましい実施形態を斜視図で示す。同じ実施形態が図５に平面図で示してあり、図６に長手方向断面図で示してある。噴射ノズル１は、ノズルヘッド２、ノズル本体３、並びに液体連結ユニオン４１及びガス連結ユニオン４３を含む。これらの構成要素は、例えば金属、好ましくはステンレス鋼で製造されている。
【００４１】
ノズルヘッド１は、液体チャンネル挿入体２１及び２つのガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２を含み、これらの挿入体は、本質的に、円錐形噴射ノズル１の中央平面に配置されている。噴射ノズル１は、好ましくは、ノズルヘッド２のベース表面が、散在されるべきガス流８を境界付けるダクトの内壁と面一であるように設置される。
【００４２】
液体チャンネル挿入体２１は、長さが１．４ｍｍで幅が約０．４ｍｍのスロット状液体オリフィス２２内に開放している。液体オリフィス２２は、噴射ノズルの長手方向軸線１０の本質的に中央に置かれ、ここに論じる実施形態では、長手方向軸線１０から、ノズル直径に関して小さい約１．５ｍｍの長さだけ離間されている。
【００４３】
液体オリフィス２２と近接した液体放出ゾーンでは圧力降下が生じ、その結果、吸引効果が生じる。これにより、ガス流８中に渦が発生し、これにより平らな液体スプレーを変形し即ち不安定にし、液滴５の大きさ分布を変化させる。この効果をなくすため、又はこれを減少するため、液体チャンネル挿入体２１は、ノズルヘッド２のベース表面２０を越えてガス流８中に、例えば、約２ｍｍ乃至９ｍｍ、好ましくは約３ｍｍ乃至５ｍｍ突出している。液体チャンネル挿入体２１のこの突出部により、スプレー角度α並びに液滴の大きさ分布及び軌跡を安定させ、制御する。
【００４４】
渦効果を効率的に減少するため、液体オリフィス２２は、ベース表面２０の上方に、ガスオリフィス２４．１、２４．２よりも高く配置されなければならない。一方では、ベース表面２０に関する液体オリフィス２２と各ガスオリフィス２４．１、２４．２との間の高さの相違と、他方では互いから最も離れて配置された二つの（液体又はガス）オリフィス２４．１、２４．２間のベース表面での最大距離との間の比は、０．０８乃至０．４０であり、好ましくは０．１２乃至０．２０である。
【００４５】
ガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２は、各々、長さが約２．１ｍｍであり且つ幅が約１．３ｍｍのスロット状ガスオリフィス２４．１、２４．２内に開放している。上流に配置されたガスオリフィス２４．１は、液体オリフィス２２から約１５ｍｍのところにある。上流に配置された関連したガスチャンネル挿入体２３．１は、好ましくは、ノズルの長手方向軸線１０がガス流８に対して垂直（即ちｚ方向に向けられている）である場合に、放出された副ガス６．１が僅かにガス流８（即ち、その速度はｘ方向に成分を有する）に向かって差し向けられるように、ノズルの長手方向軸線１０に関して僅かに傾斜している。これは、かくして、図１（ｂ）に概略に示す実施形態と本質的に対応する。傾斜角度βは、例えば、約２°乃至２０°であり、好ましくは約１０°である。これにより、上流に配置されたガスオリフィス２３．１から放出された副ガス６．１が液滴５をガス流８から更に効率的にシールドし、液滴５がガス流８中にできるだけ入り込むことができるようにする。
【００４６】
下流に配置されたガスオリフィス２４．２は、液体オリフィス２２から約１０ｍｍの距離に配置される。かくして、この距離は、好ましくは、上流に配置されたガスオリフィス２４．１と液体オリフィス２２との間の距離よりも短い。更に、下流に配置された関連したガスチャンネル挿入体２３．２は、好ましくは、ノズル長手方向軸線１０と平行である。かくして、噴射ノズル１は、ガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２の距離及び方向に関して非対象である。下流に配置されたガスオリフィス２４．２から放出された副ガス６．２の主な目的は、液滴５を同伴し安定させる効果であり、これにより液滴５がガス流８中にできるだけ入り込むことができる。ガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２は、本質的には、ノズルヘッド２のベース表面２０に配置される。
【００４７】
スロット状の液体オリフィス又はガスオリフィス２２、２４．１、２４．２は、これらのオリフィスの長手方向軸線が互いに平行であり且つガス流８に対して垂直（即ちｙ方向と平行）であるように配置される。これらは、液体又はガススプレーの角度が約２０°乃至９０°の間、好ましくは約６０°であるように設計されている。
【００４８】
ノズルヘッド２は、対応する肩部又はフランジ２６、３６と係合する二つの止めねじ２５．１、２５．２によってノズル本体３に取り付けられている。
【００４９】
ノズル本体３は、液体５を液体チャンネル挿入体２１に導く液体供給チャンネル３１及び副ガス６を二つのガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２に導くガス供給チャンネル３３を含む。
【００５０】
液体連結ユニオン４１及びガス連結ユニオン４３がノズル本体３にねじ込んであり、これらのユニオンは、液体入口開口部４２及びガス入口開口部４４を夫々備えている。
【００５１】
図６に示す実施形態のように、噴射ノズル１の設計に関し、特に安全性に考慮を払わなければならない。噴射ノズル１の構成要素が作動中に外れたり空気流８とともにコンプレッサーに飛び込んだりすると、コンプレッサー及びタービンに致命的損傷が加わってしまう。このようなことが起こらないようにするため、液体チャンネル挿入体２１やガスチャンネル挿入体２３．１、２３．２等の危険な構成要素は、上方に向かって先細りの形状が設けられているか或いは肩部状のレリーフが設けられている。更に、挿入体２１、２３．１、２３．２等のノズル部品がベース表面２０を越えて、即ち空気流８中にできるだけ突出していないように注意を払わなければならない。ノズルの突出部は、詳細には、ガス流８に望ましからぬ影響を生じる。保守要員が登るときの助けとしてこれらを使用することがしばしばあり、これにより損傷を受ける。
【００５２】
図４乃至図６に示す噴射ノズル１は、水を液体５として使用し、空気を副ガス６．１、６．２として使用するように設計されている。噴射位置での速度が例えば３０ｍ／秒乃至８０ｍ／秒で、質量流量が例えば５００ｍ3 ／秒の空気流８に水滴５を散在させるため、表１に特定した作動パラメータを選択する。
【００５３】
表１
パラメータ 液体５ 副ガス６．１、６．２
圧力 （Ｐａ） ４×１０5 ４×１０5
オリフィスの面積（ｍ2 ） ４．４×１０-7 ２×２．１×１０-6
放出速度 （ｍ／秒） ２８ ３１７
質量流量 （ｍ3 ／秒） １．３×１０-5 ２×１．７ ×１０-3
上述のように、コンプレッサーブレードの湿潤及びクリーニングを効率的に行うため、これらの作動パラメータ及び例えばスプレー角度α等の他の作動パラメータを変化させ、最適化してもよい。
【００５４】
ガス流を使用せず、表１に特定した液体及び副ガスについてのパラメータで図４乃至図６の噴射ノズルをノズルのベース表面２０から２００ｍｍの距離で使用した実験では、約５０μｍ乃至２５０μｍの水滴直径が計測された。同じ条件で、副ガスがない場合、同様に５０μｍ乃至２５０μｍであった。このことは、水滴直径の分布が副ガスによっては変化しないということを示す。
【００５５】
別の実験では、図４乃至図６の噴射ノズルを水平に保持し、ノズルの長手方向軸線１０をアンダーレイの上方１２００ｍｍの高さに配置する。液体及び副ガス（使用された場合）を各々４×１０5 Ｐａの圧力で放出した。副ガスがないと、ノズルから８００ｍｍ乃至２０００ｍｍの距離のところでアンダーレイが濡れたことが観察された。これに対し、副ガスを使用した場合の投射（軌跡）範囲は８００ｍｍ乃至４５００ｍｍであった。かくして、液滴は、副ガスにより、副ガスがない場合よりもかなり遠くに送られる。
【００５６】
勿論、本発明は、上文中に論じられ且つ添付図面に示した実施形態に限定されない。当業者は、本発明の知識により別の形態の実施形態を開発するであろう。かくして、例えば、図４乃至図６に示すスロット状液体オリフィス２２の代わりに、ｙ方向と平行に直線状に並んで配置された幾つかの例えば小径の円形の液体オリフィスを使用してもよい。これらの液体オリフィスを出た液滴全体が液体噴射平面を画成する。同じことがガスオリフィス２４．１、２４．２にも適用される。有利であれば、上流に配置されたガスチャンネル挿入体２３．１をノズルの長手方向軸線に関して傾けることができ、並びにガスオリフィス２４．１、２４．２を液体オリフィス２２に関して非対称に配置することができる。
【００５７】
更に、液体噴射平面５０は、必ずしも、ガス流８に対して垂直でなくてもよい。というよりはむしろ、ガス流８に関して任意の、好ましくは１５°乃至１６５°の射出角度が可能である。これは、例えば、本発明によるノズルを、冒頭に論じた米国特許第５，１９３，９７６号に記載されたノズル取り付けと同様に、ボールジョイントに取り付けることによって実現できる。
【００５８】
本発明の様々な実施形態を例示するため、図７は、本発明による噴射ノズルの４つの形態を概略平面図で示す。ノズルヘッド２は、図５と同様に円形のディスクとして示してあるが、勿論、この他の形状であってもよい。散在されるべきガス流もまた、各場合に描いてある。図７は、液体オリフィス２２、２２．１、２２．２、及びガスオリフィス２４、２４．１−２４．６の様々な配置が可能であることを強調する。図７（ａ）による実施形態は、中央液体オリフィス２２を有し、各々、ガスオリフィス２４．１及び２４．２が上流及び下流に夫々配置されている。これらのオリフィス２２、２４．１、及び２４．２は、流れ方向で互いに隣接して配置されており、各々スロット状形状を備えており、それらの長手方向軸線は互いに平行であり且つ流れ方向に対して垂直である。これらは、ローマ数字のＩＩＩを連想させる。この実施形態は、かくして、本質的に図５の形態と対応する。図７（ｂ）の実施形態では、スロット状液体オリフィス２２が同様に二つのスロット状ガスオリフィス２４．１、２４．２の間に配置されているが、その長手方向軸線が流れ方向と平行であり且つガスオリフィス２４．１、２４．２の長手方向軸線に対して垂直である。この構成は、大文字Ｈを連想させる。図７（ｃ）の実施形態では、円形のディスク状の中央液体オリフィス２２が同心の環状ガスオリフィス２４によって取り囲まれている。図７（ｄ）は、二つの液体オリフィス２２．１、２２．２を含み且つ各々三つのガスオリフィス２４．１−２４．６が液体オリフィスの両側に配置された実施形態を示す。当業者は、本発明の知識により、夫々の用途に最適に適合させた液体オリフィス及びガスオリフィスの別の構成を開発するであろう。
【００５９】
最後に、図８には、本発明によるガスタービンコンプレッサー９が吸気部分を通る長手方向概略断面図で示してある。吸気部分は、ハウジング壁９２を含む吸気ダクト９１を有する。更に、クリーニングがなされるべきコンプレッサーブレード９３の一部が示してある。ハウジング壁９２には少なくとも一つの噴射ノズル１．１−１．４が取り付けられている。噴射ノズルは、液体入口開口部４２及びこの液体入口開口部４２に連結された少なくとも一つの液体オリフィス２２、及び別のガス入口開口部４４及びこのガス入口開口部４４に連結された少なくとも一つのガスオリフィス２４．１、２４．２を含む。噴射ノズルは、好ましくは、図４乃至図６の実施形態に従って設計されている。
【００６０】
図８に示す実施形態は簡単な概略の例である。更に多くの噴射ノズルを設けてもよいし、これらのノズルをハウジング壁９２の様々な位置に分配してもよく、特に周囲に亘って分配してもよい。本発明は、ガスタービンコンプレッサーに限定されず、他の流れ機械の流れダクトに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による噴射ノズルの二つの実施形態（ａ）及び（ｂ）を、放出された媒体とともに、流れ機械、例えばガスタービンの入口ガス流なしで示す概略側面図である。
【図２】本発明による噴射ノズルの一部を、放出された媒体とともに、流れ機械、例えばガスタービンの入口ガス流がある状態で示す概略側面図である。
【図３】本発明による噴射ノズルの一部を、放出された媒体とともに示す、概略正面図、即ち噴射平面での図である。
【図４】本発明による噴射ノズルの好ましい実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４の噴射ノズルの平面図である。
【図６】図４及び図５の噴射ノズルの図５のＩＶ−ＩＶ線に沿った長手方向断面図である。
【図７】本発明による噴射ノズルの様々な実施形態を示す概略平面図である。
【図８】本発明によるガスタービンコンプレッサーの吸気部分の長手方向概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 噴射ノズル
１０ 長手方向軸線
２ ノズルヘッド
２０ ベース表面
２１ 液体チャンネル挿入体
２２、２２．１、２２．３ 液体オリフィス
２３．１、２３．２ ガスチャンネル挿入体
２４、２４．１−２４．６ ガスオリフィス
２５．１、２５．２ 止めねじ
２６ 肩部
３ ノズル本体
３１ 液体供給チャンネル
３３ ガス供給チャンネル
３６ 肩部
４１ 液体連結ユニオン
４２ 液体入口開口部
４３ ガス連結ユニオン
４４ ガス入口開口部
５ 液滴
５０ 液体噴射平面
６．１、６．２ 副ガス
６０．１、６０．２ ガス噴射平面
７ 混合ゾーン
８ ガス流
９ ガスタービンコンプレッサー
９１ 吸気ダクト
９２ ハウジング壁
９３ コンプレッサーブレード
ｘ、ｙ、ｚ 直交座標
α 夫々の扇状ガスの扇状液滴のスプレー角度
β 噴射平面の傾斜角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴（５）をガス流（８）中に噴射して、ガス流（８）に液滴（５）を分散させるための方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記ガス流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は、前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された副ガス（６．１、６．２）が、噴射された液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記ガス流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記ガス流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記副ガス（６．１、６．２）の放出速度は、前記液滴（５）の放出速度よりも少なくとも２倍大きく、好ましくは少なくとも５倍大きく、例えば少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記液滴（５）は前記ガス流（８）中に本質的に液体噴射平面（５０）をなして噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に前記液滴（５）と同時に噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に本質的にガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射される、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）は、前記ガス流（８）の流れ方向（ｘ）に対して本質的に垂直である、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．２）は、前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．１）は、前記ガス流（８）の前記方向（ｘ）での前記副ガス（６．１）に関する速度成分が前記液滴（５）に関する速度成分よりも小さいように、前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、前記傾斜角度（β）は、例えば約２°乃至２０°であり、好ましくは約１０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３乃至６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）が前記ガス流（８）中に、夫々、第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射され、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は、本質的に前記液体噴射平面（５０）と平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、上流に配置された前記ガス噴射平面（６０．１）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離は、下流に配置された前記ガス噴射平面（６０．２）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離よりも大きいように選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に扇の形状にて噴射され、この扇のスプレー角度（α）は、好ましくは２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は、スロット状オリフィス（２２；２４．１、２４．２）から放出され、これらのオリフィスは、互いに隣接して配置され、その長手方向軸線は好ましくは互いに平行である、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１２】
吸気（８）が流れる吸気ダクトを持つガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするための方法であって、
液滴の形態のクリーニング液（５）を前記吸気ダクト中に噴射し、
前記液滴（５）を、吸気（８）によって、ガスタービンコンプレッサーのクリーニングがなされるべき部分に送り、この部分をクリーニングする方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記吸気流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された前記副ガス（６．１、６．２）が、噴射された前記液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記吸気流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記吸気流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法を実施するための噴射ノズル（１）であって、
前記噴射ノズル（１）をガス流（８）に対して境界付けるベース表面（２０）、
液体入口開口部（４２）及びガス入口開口部（４４）、
前記液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）、及び
前記ガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を含む、噴射ノズル（１）において、
前記噴射ノズル（１）は、少なくとも一つの液体オリフィス（２２）が、前記ベース表面（２０）から前記ガス流（８）中に突出した少なくとも一つの突出部（２１）に配置されている、ことを特徴とする噴射ノズル（１）。
【請求項１４】
請求項１３に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの突出部（２１）の前記ベース表面（２０）の上方の高さは、２ｍｍ乃至９ｍｍ、好ましくは３ｍｍ乃至５ｍｍである、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記ベース表面（２０）から、例えば、一方では、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）と前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）との間の前記ベース表面（２０）に関する高さの差、他方では、互いに最も離間された二つの液体オリフィス及び／又はガスオリフィス（２２、２４．１、２４．２）の間の前記ベース表面（２０）での最大距離、の比が０．０８乃至０．４０であり、好ましくは０．１２乃至０．２０の範囲内にあるように、前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）よりも高く配置されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１６】
請求項１３、１４、又は１５に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記液体入口開口部（４２）に導入された液体が、本質的に液体噴射平面（５０）をなして分配された液滴の形態で前記液体入口開口部（４２）から放出されるように設計されており、
前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）に関し、前記ガス入口開口部（４４）に導入された前記副ガス（６．１、６．２）が、本質的に少なくとも一つのガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして前記ガス入口開口部（４４）から放出されるように設計されて構成されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１７】
請求項１６に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．２）は、前記ガス噴射平面（６０．２）が前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１８】
請求項１６に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１）は、前記ガス噴射平面（６０．１）が前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、その傾斜角度（β）が、例えば約２°乃至２０°、好ましくは約１０°であるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１９】
請求項１６乃至１８のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記噴射ノズル（１）は、液体オリフィス（２２）及びこのオリフィスの両側に夫々一つずつ配置されたガスオリフィス（２４．１、２４．２）を有し、これらのガスオリフィスは、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）を第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）の夫々をなして放出するように配置されており、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２０】
請求項１９に記載の噴射ノズルにおいて、前記ガスオリフィス（２４．１、２４．２）と前記液体オリフィス（２２）との間の距離は等しくない、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２１】
請求項１６乃至２０のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）が扇の形状をなして放出されるように設計されており、これらの扇のスプレー角度（α）は、約２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２２】
請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、互いに隣り合って配置されており且つ細長い形状を有し、これらのオリフィスの長手方向軸線は互いに平行である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２３】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１３乃至２２のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズル（１）の使用。
【請求項２４】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械において、
請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の少なくとも一つの噴射ノズル（１）がハウジング壁（９２）に取り付けられている、ことを特徴とする流れ機械。
【請求項２５】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械であって、前記ハウジング壁（９２）には、液体入口開口部（４２）及びこの液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）を持つ少なくとも一つの噴射ノズル（１）が取り付けられている、流れ機械において、
前記噴射ノズル（１）は、ガス入口開口部（４４）及びこのガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を更に含む、ことを特徴とする流れ機械。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴（５）をガス流（８）中に噴射して、ガス流（８）に液滴（５）を分散させるための方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記ガス流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は、前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された副ガス（６．１、６．２）が、噴射された液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記ガス流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記ガス流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は、前記液滴（５）の噴射速度よりも少なくとも２倍大きく、好ましくは少なくとも５倍大きく、例えば少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記液滴（５）は前記ガス流（８）中に本質的に液体噴射平面（５０）をなして噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に前記液滴（５）と同時に噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に本質的にガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射される、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）は、前記ガス流（８）の流れ方向（ｘ）に対して本質的に垂直である、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．２）は、前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．１）は、前記ガス流（８）の前記方向（ｘ）での前記副ガス（６．１）に関する速度成分が前記液滴（５）に関する速度成分よりも小さいように、前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、前記傾斜角度（β）は、例えば約２°乃至２０°であり、好ましくは約１０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３乃至６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）が前記ガス流（８）中に、夫々、第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射され、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は、本質的に前記液体噴射平面（５０）と平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、上流に配置された前記ガス噴射平面（６０．１）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離は、下流に配置された前記ガス噴射平面（６０．２）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離よりも大きいように選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に扇の形状にて噴射され、この扇のスプレー角度（α）は、好ましくは２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は、スロット状オリフィス（２２；２４．１、２４．２）から放出され、これらのオリフィスは、互いに隣接して配置され、その長手方向軸線は好ましくは互いに平行である、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１２】
吸気（８）が流れる吸気ダクトを持つガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするための方法であって、
液滴の形態のクリーニング液（５）を前記吸気ダクト中に噴射し、
前記液滴（５）を、吸気（８）からガスタービンコンプレッサーのクリーニングがなされるべき部分に送り、この部分をクリーニングする方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記吸気流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された前記副ガス（６．１、６．２）が、噴射された前記液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記吸気流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記吸気流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法を実施するための噴射ノズル（１）であって、
前記噴射ノズル（１）をガス流（８）に対して境界付けるベース表面（２０）、
液体入口開口部（４２）及びガス入口開口部（４４）、
前記液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）であって、前記ベース表面（２０）から前記ガス流（８）中に突出した少なくとも１つの突出部（２１）に配置されている液体オリフィス、及び
前記ガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を含む、噴射ノズル（１）において、
前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記液体入口開口部（４２）に導入された液体が、本質的に液体噴射平面（５０）をなして分配された液滴の形態で前記液体入口開口部（４２）から放出されるように設計されており、
前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）に関し、前記ガス入口開口部（４４）に導入された前記副ガス（６．１、６．２）が、本質的に少なくとも一つのガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして前記ガス入口開口部（４４）から放出されるように設計されて構成されている、ことを特徴とする噴射ノズル（１）。
【請求項１４】
請求項１３に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの突出部（２１）の前記ベース表面（２０）の上方の高さは、２ｍｍ乃至９ｍｍ、好ましくは３ｍｍ乃至５ｍｍである、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記ベース表面（２０）から、例えば、一方では、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）と前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）との間の前記ベース表面（２０）に関する高さの差、他方では、互いに最も離間された二つの液体オリフィス及び／又はガスオリフィス（２２、２４．１、２４．２）の間の前記ベース表面（２０）での最大距離、の比が０．０８乃至０．４０であり、好ましくは０．１２乃至０．２０の範囲内にあるように、前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）よりも高く配置されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．２）は、前記ガス噴射平面（６０．２）が前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１７】
請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１）は、前記ガス噴射平面（６０．１）が前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、その傾斜角度（β）が、例えば約２°乃至２０°、好ましくは約１０°であるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記噴射ノズル（１）は、液体オリフィス（２２）及びこのオリフィスの両側に夫々一つずつ配置されたガスオリフィス（２４．１、２４．２）を有し、これらのガスオリフィスは、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）を第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）の夫々をなして放出するように配置されており、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１９】
請求項１８に記載の噴射ノズルにおいて、前記ガスオリフィス（２４．１、２４．２）と前記液体オリフィス（２２）との間の距離は等しくない、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２０】
請求項１３乃至１９のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）が扇の形状をなして放出されるように設計されており、これらの扇のスプレー角度（α）は、好ましくは２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２１】
請求項１３乃至２０のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、互いに隣り合って配置されており且つ細長い形状を有し、これらのオリフィスの長手方向軸線は互いに平行である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２２】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズル（１）の使用。
【請求項２３】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械において、
請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の少なくとも一つの噴射ノズル（１）がハウジング壁（９２）に取り付けられている、ことを特徴とする流れ機械。
【請求項２４】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械であって、前記ハウジング壁（９２）には、液体入口開口部（４２）及びこの液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）を持つ少なくとも一つの噴射ノズル（１）が取り付けられている、流れ機械において、
前記噴射ノズル（１）は、ガス入口開口部（４４）及びこのガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を更に含む、ことを特徴とする流れ機械。
【請求項１】
液滴（５）をガス流（８）中に噴射して、ガス流（８）に液滴（５）を分散させるための方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記ガス流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は、前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された副ガス（６．１、６．２）が、噴射された液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記ガス流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記ガス流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記副ガス（６．１、６．２）の放出速度は、前記液滴（５）の放出速度よりも少なくとも２倍大きく、好ましくは少なくとも５倍大きく、例えば少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記液滴（５）は前記ガス流（８）中に本質的に液体噴射平面（５０）をなして噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に前記液滴（５）と同時に噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に本質的にガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射される、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）は、前記ガス流（８）の流れ方向（ｘ）に対して本質的に垂直である、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．２）は、前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．１）は、前記ガス流（８）の前記方向（ｘ）での前記副ガス（６．１）に関する速度成分が前記液滴（５）に関する速度成分よりも小さいように、前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、前記傾斜角度（β）は、例えば約２°乃至２０°であり、好ましくは約１０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３乃至６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）が前記ガス流（８）中に、夫々、第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射され、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は、本質的に前記液体噴射平面（５０）と平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、上流に配置された前記ガス噴射平面（６０．１）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離は、下流に配置された前記ガス噴射平面（６０．２）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離よりも大きいように選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に扇の形状にて噴射され、この扇のスプレー角度（α）は、好ましくは２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は、スロット状オリフィス（２２；２４．１、２４．２）から放出され、これらのオリフィスは、互いに隣接して配置され、その長手方向軸線は好ましくは互いに平行である、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１２】
吸気（８）が流れる吸気ダクトを持つガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするための方法であって、
液滴の形態のクリーニング液（５）を前記吸気ダクト中に噴射し、
前記液滴（５）を、吸気（８）によって、ガスタービンコンプレッサーのクリーニングがなされるべき部分に送り、この部分をクリーニングする方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記吸気流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された前記副ガス（６．１、６．２）が、噴射された前記液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記吸気流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記吸気流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法を実施するための噴射ノズル（１）であって、
前記噴射ノズル（１）をガス流（８）に対して境界付けるベース表面（２０）、
液体入口開口部（４２）及びガス入口開口部（４４）、
前記液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）、及び
前記ガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を含む、噴射ノズル（１）において、
前記噴射ノズル（１）は、少なくとも一つの液体オリフィス（２２）が、前記ベース表面（２０）から前記ガス流（８）中に突出した少なくとも一つの突出部（２１）に配置されている、ことを特徴とする噴射ノズル（１）。
【請求項１４】
請求項１３に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの突出部（２１）の前記ベース表面（２０）の上方の高さは、２ｍｍ乃至９ｍｍ、好ましくは３ｍｍ乃至５ｍｍである、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記ベース表面（２０）から、例えば、一方では、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）と前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）との間の前記ベース表面（２０）に関する高さの差、他方では、互いに最も離間された二つの液体オリフィス及び／又はガスオリフィス（２２、２４．１、２４．２）の間の前記ベース表面（２０）での最大距離、の比が０．０８乃至０．４０であり、好ましくは０．１２乃至０．２０の範囲内にあるように、前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）よりも高く配置されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１６】
請求項１３、１４、又は１５に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記液体入口開口部（４２）に導入された液体が、本質的に液体噴射平面（５０）をなして分配された液滴の形態で前記液体入口開口部（４２）から放出されるように設計されており、
前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）に関し、前記ガス入口開口部（４４）に導入された前記副ガス（６．１、６．２）が、本質的に少なくとも一つのガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして前記ガス入口開口部（４４）から放出されるように設計されて構成されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１７】
請求項１６に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．２）は、前記ガス噴射平面（６０．２）が前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１８】
請求項１６に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１）は、前記ガス噴射平面（６０．１）が前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、その傾斜角度（β）が、例えば約２°乃至２０°、好ましくは約１０°であるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１９】
請求項１６乃至１８のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記噴射ノズル（１）は、液体オリフィス（２２）及びこのオリフィスの両側に夫々一つずつ配置されたガスオリフィス（２４．１、２４．２）を有し、これらのガスオリフィスは、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）を第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）の夫々をなして放出するように配置されており、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２０】
請求項１９に記載の噴射ノズルにおいて、前記ガスオリフィス（２４．１、２４．２）と前記液体オリフィス（２２）との間の距離は等しくない、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２１】
請求項１６乃至２０のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）が扇の形状をなして放出されるように設計されており、これらの扇のスプレー角度（α）は、約２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２２】
請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、互いに隣り合って配置されており且つ細長い形状を有し、これらのオリフィスの長手方向軸線は互いに平行である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２３】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１３乃至２２のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズル（１）の使用。
【請求項２４】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械において、
請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の少なくとも一つの噴射ノズル（１）がハウジング壁（９２）に取り付けられている、ことを特徴とする流れ機械。
【請求項２５】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械であって、前記ハウジング壁（９２）には、液体入口開口部（４２）及びこの液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）を持つ少なくとも一つの噴射ノズル（１）が取り付けられている、流れ機械において、
前記噴射ノズル（１）は、ガス入口開口部（４４）及びこのガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を更に含む、ことを特徴とする流れ機械。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴（５）をガス流（８）中に噴射して、ガス流（８）に液滴（５）を分散させるための方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記ガス流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は、前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された副ガス（６．１、６．２）が、噴射された液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記ガス流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記ガス流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は、前記液滴（５）の噴射速度よりも少なくとも２倍大きく、好ましくは少なくとも５倍大きく、例えば少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記液滴（５）は前記ガス流（８）中に本質的に液体噴射平面（５０）をなして噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に前記液滴（５）と同時に噴射され、
前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に本質的にガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射される、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）は、前記ガス流（８）の流れ方向（ｘ）に対して本質的に垂直である、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．２）は、前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の方法において、前記ガス噴射平面（６０．１）は、前記ガス流（８）の前記方向（ｘ）での前記副ガス（６．１）に関する速度成分が前記液滴（５）に関する速度成分よりも小さいように、前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、前記傾斜角度（β）は、例えば約２°乃至２０°であり、好ましくは約１０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３乃至６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）が前記ガス流（８）中に、夫々、第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして噴射され、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は、本質的に前記液体噴射平面（５０）と平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、上流に配置された前記ガス噴射平面（６０．１）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離は、下流に配置された前記ガス噴射平面（６０．２）と前記液体噴射平面（５０）との間の距離よりも大きいように選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は前記ガス流（８）中に扇の形状にて噴射され、この扇のスプレー角度（α）は、好ましくは２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）は、スロット状オリフィス（２２；２４．１、２４．２）から放出され、これらのオリフィスは、互いに隣接して配置され、その長手方向軸線は好ましくは互いに平行である、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１２】
吸気（８）が流れる吸気ダクトを持つガスタービンコンプレッサーを湿式クリーニングするための方法であって、
液滴の形態のクリーニング液（５）を前記吸気ダクト中に噴射し、
前記液滴（５）を、吸気（８）からガスタービンコンプレッサーのクリーニングがなされるべき部分に送り、この部分をクリーニングする方法において、
副ガス（６．１、６．２）を前記液滴（５）と同時に前記吸気流（８）中に噴射し、
前記副ガス（６．１、６．２）の噴射速度は前記液滴（５）の噴射速度よりも大きく、
そのため、噴射された前記副ガス（６．１、６．２）が、噴射された前記液滴（５）をその軌跡及び大きさに関して安定させ、前記液滴を前記吸気流（８）から部分的にシールドし及び／又は前記吸気流（８）中に同伴する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法を実施するための噴射ノズル（１）であって、
前記噴射ノズル（１）をガス流（８）に対して境界付けるベース表面（２０）、
液体入口開口部（４２）及びガス入口開口部（４４）、
前記液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）であって、前記ベース表面（２０）から前記ガス流（８）中に突出した少なくとも１つの突出部（２１）に配置されている液体オリフィス、及び
前記ガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を含む、噴射ノズル（１）において、
前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記液体入口開口部（４２）に導入された液体が、本質的に液体噴射平面（５０）をなして分配された液滴の形態で前記液体入口開口部（４２）から放出されるように設計されており、
前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）に関し、前記ガス入口開口部（４４）に導入された前記副ガス（６．１、６．２）が、本質的に少なくとも一つのガス噴射平面（６０．１、６０．２）をなして前記ガス入口開口部（４４）から放出されるように設計されて構成されている、ことを特徴とする噴射ノズル（１）。
【請求項１４】
請求項１３に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの突出部（２１）の前記ベース表面（２０）の上方の高さは、２ｍｍ乃至９ｍｍ、好ましくは３ｍｍ乃至５ｍｍである、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）は、前記ベース表面（２０）から、例えば、一方では、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）と前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）との間の前記ベース表面（２０）に関する高さの差、他方では、互いに最も離間された二つの液体オリフィス及び／又はガスオリフィス（２２、２４．１、２４．２）の間の前記ベース表面（２０）での最大距離、の比が０．０８乃至０．４０であり、好ましくは０．１２乃至０．２０の範囲内にあるように、前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）よりも高く配置されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．２）は、前記ガス噴射平面（６０．２）が前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１７】
請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１）は、前記ガス噴射平面（６０．１）が前記液体噴射平面（５０）に関して僅かに傾斜しており、その傾斜角度（β）が、例えば約２°乃至２０°、好ましくは約１０°であるように設計されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記噴射ノズル（１）は、液体オリフィス（２２）及びこのオリフィスの両側に夫々一つずつ配置されたガスオリフィス（２４．１、２４．２）を有し、これらのガスオリフィスは、前記液体噴射平面（５０）の両側で、各々、副ガス（６．１、６．２）を第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）の夫々をなして放出するように配置されており、前記第１及び第２のガス噴射平面（６０．１、６０．２）は前記液体噴射平面（５０）と本質的に平行であり且つ前記液体噴射平面（５０）から離間されている、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項１９】
請求項１８に記載の噴射ノズルにおいて、前記ガスオリフィス（２４．１、２４．２）と前記液体オリフィス（２２）との間の距離は等しくない、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２０】
請求項１３乃至１９のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、前記液滴（５）及び前記副ガス（６．１、６．２）が扇の形状をなして放出されるように設計されており、これらの扇のスプレー角度（α）は、好ましくは２０°乃至９０°、例えば６０°である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２１】
請求項１３乃至２０のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズルにおいて、前記少なくとも一つの液体オリフィス（２２）及び前記少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）は、互いに隣り合って配置されており且つ細長い形状を有し、これらのオリフィスの長手方向軸線は互いに平行である、ことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２２】
ガスタービンコンプレッサーの吸気流（８）にクリーニング液の液滴（５）を散在させるための、請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の噴射ノズル（１）の使用。
【請求項２３】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械において、
請求項１３乃至２１のうちのいずれか一項に記載の少なくとも一つの噴射ノズル（１）がハウジング壁（９２）に取り付けられている、ことを特徴とする流れ機械。
【請求項２４】
流れダクト、例えばハウジング壁（９２）を備えた吸気ダクト（９１）を持つガスタービンコンプレッサー（９）等の流れ機械であって、前記ハウジング壁（９２）には、液体入口開口部（４２）及びこの液体入口開口部（４２）に連結された少なくとも一つの液体オリフィス（２２）を持つ少なくとも一つの噴射ノズル（１）が取り付けられている、流れ機械において、
前記噴射ノズル（１）は、ガス入口開口部（４４）及びこのガス入口開口部（４４）に連結された少なくとも一つのガスオリフィス（２４．１、２４．２）を更に含む、ことを特徴とする流れ機械。
【図２】
【図３】
【図８】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図８】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００６−５１５２２６（Ｐ２００６−５１５２２６Ａ）
【公表日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５６６７０２（Ｐ２００４−５６６７０２）
【出願日】平成１５年１１月１９日（２００３．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＨ２００３／０００７６５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０６５０２０
【国際公開日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【出願人】（５０５２８００２６）ターボテクト、リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＴＵＲＢＯＴＥＣＴ ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１１月１９日（２００３．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＨ２００３／０００７６５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０６５０２０
【国際公開日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【出願人】（５０５２８００２６）ターボテクト、リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＴＵＲＢＯＴＥＣＴ ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
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