(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な性能と耐久性を備えて規制対象の成分の排出を削減することができるガスタービンエンジンの燃焼器を提供する。【解決手段】燃料分配マニホルドディスク３８は、ノズル４２の第１の上流側端部５２に付随する。燃焼空気通路５６、５８、６０は、ノズル４２内の空気通路に対応し、且つ該通路と整合する。燃料分配溝６６は、燃料分配マニホルドディスク３８の一方の端部に形成され、中央開口部６８から空気通路まで延在する。燃料回路カバーは、燃料分配溝６６を閉鎖して、中央開口部６８から燃焼空気通路４６、４８、５０まで延在する燃料通路を形成する。燃料供給コンジットは、中央開口部６８及び燃料通路と連通して、燃料を空気通路内の燃焼空気に送給する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の上流側端部（５２）から第２の下流側端部（５４）まで延在する離散的燃焼空気通路（４６、４８、５０）を有するノズル（４２）と、
前記ノズル（４２）の前記第１の上流側端部（５２）に取り付けられる燃料分配マニホルドディスク（３８）であって、自身を貫通して延在する中央開口部（６８）を有するとともに、第１の上流側端部（６４）から第２の下流側端部（６２）まで延在する、前記ノズル（４２）の前記離散的空気通路（４６、４８、５０）に対応し、且つ該通路と整合する離散的燃焼空気通路（５６、５８、６０）を有する燃料分配マニホルドディスク（３８）と、
前記燃料分配マニホルドディスク（３８）の一方の端部に配置される燃料分配溝（６６）であって、前記中央開口部（６８）から前記離散的空気通路（５６、５８、６０）まで延在して、燃料回路を形成する燃料分配溝（６６）と、
第１の上流側端部（１００）から第２の下流側端部（７８）まで延在する、前記燃料分配マニホルドディスクの前記離散的空気通路（５６、５８、６０）に対応し、且つ該通路と整合する離散的燃焼空気通路（７２、７４、７６）を有するとともに、前記燃料分配溝（６６）を閉鎖する働きをして、前記中央開口部（６８）から前記離散的空気通路まで延在する燃料通路を形成する、燃料回路カバー（７０）と、
前記中央開口部（６８）及び前記燃料通路（８０）と連通して、燃料を前記離散的燃焼空気通路（５６、５８、６０）内の前記燃焼空気（２２）に送給する燃料送給チャネル（８８）とを含む、ノズル組立体（１８）。
【請求項２】
前記燃料分配溝（６６）は、前記燃料分配マニホルドディスク（３８）の前記第２の下流側端部（６２）に形成され、前記燃料回路カバー（７０）は、前記ノズル（４２）の前記第１の上流側端部（５２）である、請求項１に記載のノズル組立体（１８）。
【請求項３】
前記燃料分配溝（６６）は、前記燃料分配マニホルドディスク（３８）の前記第１の上流側端部（６４）に形成され、前記燃料回路カバー（７０）は、前記燃料分配マニホルドディスク（３８）の前記第１の上流側端部（６４）に取り付けられる第２のプレートとして構成される、請求項１に記載のノズル組立体（１８）。
【請求項４】
前記離散的燃焼空気通路（４６、４８、５０）は、前記ノズル（４２）の中心軸（５１）に対して角度をなして延在する、請求項１に記載のノズル組立体（１８）。
【請求項５】
前記角度をなす離散的燃焼空気通路（４６、４８、５０）は、前記第２の下流側端部（５４）において前記ノズル（４２）から流出する燃料と燃焼空気の混合物に旋回運動を与えるように構成される、請求項４に記載のノズル組立体（１８）。
【請求項６】
前記離散的燃焼空気通路（４６、４８、５０）は、前記ノズル（４２）の中心軸（５１）に対して平行に延在する、請求項１に記載のノズル組立体（１８）。
【請求項７】
前記離散的燃焼空気通路（４６、４８、５０）は、前記第２の下流側端部（５４）において前記ノズルから流出する燃料と燃焼空気の混合物を確立させるように構成される、請求項６に記載のノズル組立体（１８）。
【請求項８】
前記ノズル（４２）の前記第２の下流側端部（５４）における前記離散的燃焼空気通路の出口は、前記ノズル（４２）の前記下流側端部（５４）における保炎を減少するように構成される融合縁部（１０４）を有する、請求項１に記載のノズル組立体（１８）。
【請求項９】
第１の上流側端部（５２）から第２の下流側端部（５４）まで延在する第１群の離散的燃焼空気通路（５０）と、前記第１の上流側端部（５２）から前記第２の下流側端部（５４）まで延在する第２群の離散的燃焼空気通路（４８）とを有するノズル（４２）と、
前記ノズル（４２）の前記第１の上流側端部（５２）に取り付けられる第１の燃料分配マニホルドディスク（１１４）であって、自身を貫通して延在する中央開口部（１６８）を有するとともに、第１の上流側端部（１２６）から第２の下流側端部（１４０）まで延在する、前記ノズル（４２）の前記離散的燃焼空気通路（５０）に対応し、且つ該通路と整合する離散的燃焼空気通路（２２）を有する第１の燃料分配マニホルドディスク（１１４）と、
前記燃料分配マニホルドディスク（１１４）の前記第１の上流側端部（１２６）に形成される第１の燃料分配溝（１３２）であって、前記中央開口部（１６８）から前記第１群の離散的燃焼空気通路（６０）まで延在する第１の燃料分配溝（１３２）と、
前記第１の燃料分配マニホルドディスク（１１４）の前記第１の上流側端部（１２６）に取り付けられるとともに、前記第１の燃料分配溝（１３２）を閉鎖する働きをして、前記中央開口部から前記第１群の離散的燃焼空気通路（６０）まで延在する第１の燃料コンジット（８０）を形成する第２の燃料分配マニホルドディスク（１１２）であって、自身を貫通して延在する中央開口部（１７０）を有するとともに、第１の上流側端部（１２４）から第２の下流側端部（１４２）まで延在する、前記ノズル（４２）の前記離散的空気通路（４８）に対応し、且つ該通路と整合する離散的燃焼空気通路（５８）を有する第２の燃料分配マニホルドディスク（１１２）と、
前記第２の燃料分配マニホルドディスクの一方の端部（１２４）に形成される第２の燃料分配溝（１３０）であって、前記中央開口部（１７０）から前記第２群の離散的燃焼空気通路（５８）まで延在する第２の燃料分配溝（１３０）と、
前記第２の燃料分配マニホルドディスク（１１２）の前記第１の上流側端部（１２４）に取り付けられるとともに、前記燃料分配溝（１３０）を閉鎖する働きをして、前記中央開口部（１７０）から前記第２群の離散的燃焼空気通路（５８）まで延在する第２の燃料コンジットを形成する燃料回路カバー（７０）であって、自身を貫通して延在する中央開口部（６８）を有するとともに、第１の上流側端部（１００）から第２の下流側端部（７８）まで延在する、前記第２の燃料分配マニホルドディスク（１１２）の前記離散的空気通路（５８、６０）に対応し、且つ該通路と整合する離散的燃焼空気通路（７４、７６）を有する燃料回路カバー（７０）と、
前記中央開口部と前記第１及び第２の燃料コンジットと連通して、前記第１及び第２群の離散的燃焼空気通路（５８、６０）内の前記燃焼空気（２２）に燃料（４４）を送給する燃料送給ハブ（４０）とを含む、ノズル組立体（１８）。
【請求項１０】
前記燃料送給ハブ（４０）は、燃料（４４）を前記第１の燃料コンジットに送給する第１の燃料送給チャネル（１５８）と、燃料を前記第２の燃料コンジットに送給する第２の燃料送給チャネル（１５６）とを含む、請求項９に記載のノズル組立体（１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の主題は、ガスタービンエンジンの燃焼システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの製造者及び作業員は、高効率で動作しながら、政府規制対象の燃焼生成物の量の低減を達成することができるガスタービンの製造と動作を望んでいる。従来の炭化水素燃料を燃焼させるガスタービンエンジンによって生成される主要な規制対象の排気ガス成分は、窒素酸化物（「ＮＯｘ」）と一酸化炭素（「ＣＯ」）と未燃焼の炭化水素（「ＨＣ」）である。内燃機関における窒素の酸化は、燃焼システムの反応領域における最大高温ガス温度に左右される。窒素酸化物を形成する化学反応の速度は、温度の関数である。燃焼室内の燃焼温度を所望の温度に制御することは、ＮＯｘ成分の形成を制御する上で役立つ。
【０００３】
タービンエンジン燃焼器における燃焼システムの反応領域の温度を、ＮＯｘ成分の形成を制限することができるレベルに制御する方法として、燃料と燃焼空気を予混合して「希薄」混合気にした後に燃焼させるというものがある。燃焼器の反応領域に存在する余分な空気の熱質量が、熱を吸収するとともに、燃焼時の温度を下げる。
【０００４】
燃料と空気との希薄予混合で動作する燃焼器に関連する運用上の問題は、燃焼器の反応領域の上流において、燃焼器の予混合部内に可燃性混合物が存在することに関連する。このような場合には、燃焼領域からの火炎が燃焼器の予混合部内に伝播する場合に起こり得る「逆火」と呼ばれる作用により、予混合部内において燃焼が起こり得る。また、予混合部における空気／燃料混合物の滞留時間と温度が、点火器を用いなくても燃焼を開始させることができるだけの十分な時間と温度である時に、自己着火が起こる。燃焼器の予混合領域内において起こる燃焼は、ガスタービンエンジンの排出性能の低下及び／又は燃焼器予混合部の過熱、並びに望ましい耐久性レベルの低下といったような結果を引き起こす。
【０００５】
また、予混合部を出て燃焼器の反応領域に流入する燃料と空気の混合物は、所望の排出性能を達成できるように均一でなければならない。空気／燃料流域において、空気に対する燃料の濃度がその他の部分より濃い部分があると、これらの高濃度部分における燃焼生成物は、より高い燃焼温度を達成し、その結果としてより高いＮＯｘレベルを達成し得る。逆に、空気／燃料流域中の空気に対する燃料の濃度がその他の部分より薄い部分は、消火に至って、炭化水素又は一酸化炭素を酸化させることができずに、所望のレベルを超えるＣＯ及びＨＣ排出量を招き得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，１３７，２５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、十分な性能と耐久性を備えて規制対象の成分の排出を削減することができる特徴を有するガスタービンエンジンの燃焼器を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に従って、ノズルと、第１の上流側端部から第２の下流側端部まで延在する燃焼空気通路とを有するノズル組立体を開示する。燃料分配マニホルドディスクは、ノズルの第１の上流側端部に取り付けられ、自身を貫通する開口部を含む。燃焼空気通路は、ノズル内の空気通路に対応し、且つ該通路と整合して、第１の上流側端部から第２の下流側端部まで延在する。燃料分配溝は、燃料分配マニホルドディスクの一方の端部に形成され、開口部から空気通路まで延在する。燃料回路カバーは、燃料分配マニホルドディスク内の空気通路に対応し、且つ該通路と整合する、第１の上流側端部から第２の下流側端部まで延在する燃焼空気通路を有する。この燃料回路カバーは、燃料分配溝を閉鎖して、開口部から燃焼空気通路まで延在する燃料通路を形成する。燃料供給コンジットは、開口部及び燃料通路と連通して、燃料を空気通路内の燃焼空気に送給する。
【０００９】
上記及びその他の利点と特徴は、以下の説明を図面と併せて読むことによってより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態が適用されるガスタービンエンジンの断面図である。
【図２】本発明の特徴が組み込まれたバーナ組立体の等角部分断面図である。
【図３】図２のバーナ組立体に付随するノズル組立体の等角部分分解図である。
【図４】図３のノズル組立体の等角図である。
【図５】図２のバーナ組立体に付随するノズル組立体の他の実施形態の等角部分分解図である。
【図６】図２のバーナ組立体の一部分の断面図である。
【図７】図３のノズル組立体の下流側端部の等角図である。
【図８】図７の円８内におけるノズル組立体の下流側端部の一部分の拡大図である。
【図９】図６の円９内におけるバーナ組立体の一部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書の結びの特許請求の範囲に、本発明と見なされる主題を特に指摘し、且つ明確に記載する。本発明の上記及びその他の特徴と利点は、以下の詳細な説明を添付図面と併せて読むことによって明らかになる。
【００１２】
この詳細な説明に、例示として本発明の実施形態を利点と特徴と併せて、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１及び図２に示される本発明の非限定的な一実施形態において、ガスタービンエンジン２は、タービン４と燃焼器６と圧縮燃焼空気２２を燃焼器に送給する圧縮機８とを備える。燃焼器６は、燃料と燃焼空気とを燃焼させて、出口を介して高温の燃焼ガスをタービン４に送給する。
【００１４】
ガスタービンエンジン２の燃焼器６に取り付けられるバーナ組立体１０を示す。バーナ組立体１０は、機能別に、燃料入口及び分配マニホルド組立体１４と空気入口及び流れ調整器組立体１６と燃料ノズル組立体１８と出口領域２０とを含む４個の主要部を備える。燃焼空気２２は、燃焼器６の燃焼器反応領域２６内に配置される出口領域２０を除いて、バーナ組立体全体を取り巻く高圧プレナム２４からバーナ組立体に流入する。バーナ組立体１０への燃焼空気２２は、入口流れ調整器２８を経て空気入口及び流れ調整器組立体１６に流入する。入口流れ調整器は、内径を円筒状内壁３２によって、外径を穴あき円筒状外壁３４によって限定される環状流路３０を含む。燃焼空気２２は、流れ調整器組立体１６の円筒状外壁３４の孔部を経て入口及び流れ調整器組立体１６に流入する。入口流れ調整器は、燃料ノズル組立体１８に流入する燃焼空気２２の流れを均等に分配する働きをする。入口流れ調整器１６は、バーナ組立体１０において上記の目的のために用いられるが、特定の用途、特に燃焼空気源の流れ特性によっては不要であることもある。
【００１５】
燃焼空気２２が空気入口及び流れ調整器組立体１６に流入した後に、空気流は、バーナ組立体１０の環状流路３０と出口領域２０との間に延在する燃料ノズル組立体１８の方へと導かれる。燃料ノズル組立体は、燃料と空気が、混合気を燃焼させる燃焼器反応領域２６内に放出される前に通過して予混合される機構である。ノズル組立体１８は、自身の望ましい周方向及び半径方向位置において燃料を燃焼空気２２と混合し、空気／燃料混合を調節する働きをする空気燃料マニホルド組立体３６を含む。空気燃料マニホルド組立体３６は、１個以上の燃料分配マニホルドディスク３８と、この燃料分配マニホルドディスク３８に関連ある環状燃料送給ハブ又はコンジット４０とを含む。１個以上の燃料分配マニホルドディスク３８は、ノズル４２の第１の上流側端部に取り付けられるように構成され、ノズルを通って流れる圧縮燃焼空気２２に天然ガス等の燃料を送給する働きをする。
【００１６】
図３及び図４に示される非限定的な例示的実施形態に、単一の燃料回路を有する燃料ノズル組立体を示す。この燃料ノズル組立体１８は、それぞれ周方向及び半径方向に離間する３組の離散的流路４６、４８及び５０（すなわち内側、中間及び外側流路）を有するノズル４２を含む。図示の実施形態において、これらの流路は、ノズル４２を貫通して第１の上流側端部５２から第２の下流側端部５４まで軸方向に延在する。所望の燃焼特性によって、流路は、ノズルの中心軸５１に対して平行に軸方向に延在するか、又は図６の断面図に示されるように、軸５１に対して角度をなして、燃料／空気の混合と分配と出口領域２０においてノズル４２から流出して燃焼器反応領域２６に流入する燃料／空気混合物の流れ特性とに影響を与える。ノズル４２は、高温環境において強度と耐久性とを示す特性を有する鋼又はセラミック等の何らかの適切な材料により構成される。また、ノズル４２は、費用と取扱いと部品間の潜在的なばらつきとを減少させるために、自身内に流路を機械加工又はニアネットシェイプ鋳造されて有する棒材から機械加工される。
【００１７】
燃料ノズル４２の上流側端部５２に関連して、燃料ノズル４２と同様の態様で、それぞれ周方向及び半径方向に離間する３組の流路５６、５８及び６０（すなわち内側、中間及び外側流路）を有する燃料分配マニホルドディスク３８が設けられ、これらの通路は、燃料分配マニホルドディスクを軸方向に貫通して第１の上流側端部６４から第２の下流側端部６２まで延在する。これらの流路は、燃料分配マニホルドディスク３８の下流側端部６２が燃料ノズル４２の上流側端部５２に隣接し、且つ該端部と整合して配置されている時に、燃料ノズル４２内の燃料ノズル流路を厳密に補完するように構成される。燃料分配マニホルドディスク３８の上流側端部６４は、中央開口部６８から略半径方向に延在して、それぞれ内側、中間及び外側流路５６、５８及び６０の各々と交差する一連の燃料分配通路又はチャネル６６を含む。
【００１８】
マニホルドディスク３８の上流側端部６４に関連して、燃料ノズル４２及び燃料分配マニホルドディスク３８と同様の態様で、それぞれ周方向及び半径方向に離間する３組の流路７２、７４及び７６（すなわち内側、中間及び外側流路）を有する燃料回路カバープレート７０が設けられ、これらの流路は、燃料回路カバープレートを貫通して軸方向に延在し、燃料回路カバープレートの下流側端部７８が燃料分配マニホルドディスク３８の上流側端部６４に隣接し、且つ該端部と整合して配置されている時に燃料分配マニホルドディスク内の流路を厳密に補完するように構成される。下流側端部７８は、流路７２、７４及び７６間に延在する平坦面（図示せず）を有し、この平坦面は、燃料分配溝６６を閉鎖する働きをして、中央開口部６８と連通して符号８０で図示される入口を有する閉鎖型燃料分配コンジットを形成する。燃料分配溝と燃料回路カバープレート７０とによって形成される燃料分配コンジットは、中央開口部６８から略半径方向に延在して、それぞれ燃料マニホルドディスク３８の内側、中間及び外側流路５６、５８及び６０の各々と交差する。中央開口部６８は、環状燃料送給コンジット４０からの燃料が通って燃料分配コンジットの入口８０に送給される燃料回路の一部分を形成する。
【００１９】
本発明の他の実施形態において、燃料分配マニホルドディスク３８を反転させて、第１の上流側端部６４が燃料ノズル４２の第１の上流側端部５２に当接して配置されるようにすることが考えられる。この構成では、上流側端部５２は、流路４６、４８及び５０間に延在する平坦面を有し、この平坦面は、燃料分配溝６６を閉鎖する働きをして、中央開口部６８と連通する入口を有する閉鎖型燃料分配コンジットを形成する。燃料分配溝とノズル４２の第１の上流側端部５２とによって形成される燃料分配コンジットは、中央開口部６８から略半径方向に延在して、それぞれ燃料マニホルドディスク３８の内側、中間及び外側流路５６、５８及び６０の各々と交差するが、燃料回路カバープレート７０が不要になり、複雑なノズル組立体１８を単純化することができる。中央開口部６８は、環状燃料送給コンジット４０からの燃料が通って燃料分配コンジットの入口８０に送給される燃料回路の一部分を形成する。
【００２０】
単一の燃料回路を有する燃料ノズル組立体１８の図３及び図４に示される非限定的な例示的実施形態を用いたバーナ組立体１０の動作時において、燃焼空気２２は、図２の燃焼器の高圧プレナム２４を通って流れ、入口流れ調整器２８を通って空気入口及び流れ調整器組立体１６に流入する。入口流れ調整器は、環状流路３０を通る空気流速度分布を改善する働きをして、これによって最終的に旋回安定化ノズル組立体１８から流出する燃料空気混合物の均一性が高められる。
【００２１】
燃焼空気２２は、環状流路３０を通って軸方向に移動して、燃料回路カバープレート７０の上流側端面１００に衝突する。入口流れ調整器２８の働きと同様に、燃料回路カバープレートにおけるそれぞれ内側、中間及び外側の離散的流路７２、７４及び７６と、燃料分配マニホルドディスク３８及び燃料ノズル４２における対応する流路との分布配置は、燃焼空気２２が燃料ノズル組立体１８に流入する前に該空気に「背圧」を加える働きをして、内側、中間及び外側流路に流入する燃焼空気を半径方向及び周方向に均等に分配することを可能にする。上記の燃焼空気２２の均一な分配は、ノズル組立体における燃料／空気の混合に有利であるとともに、バーナ組立体１０の下流の燃焼器反応領域２６における均等な燃焼を達成する。また、
離散的流路７２、７４、７６内に流入すると、各流路内の空気は、図３の燃料分配コンジット８０の出口１０２を横切って、各出口から流出する燃料が流路内の燃焼空気２２と混じり合うことを可能にし、その結果として燃焼器反応領域２６内での燃焼に適する空気／燃料混合物が得られる。燃料／空気混合物は、ノズル４２に流入すると、それぞれ内側、中間及び外側燃料流路４６、４８及び５０を通る時に実質的な混合作用を受けるので、均質な燃料／空気混合物が出口領域２０において流路の下流側端部５４から流出することが保証される。図７及び図８を参照すると、出口領域２０は、ノズル流路４６、４８及び５０の出口を含むノズル４２の下流側端部５４を備える。バーナ組立体１０の特定の用途によっては、流路出口を改変して、出口間の平坦面部分、すなわちウェビング部１０６を最小限にして、火炎付着面積とノズル４２の下流側端部５４による保炎の可能性とを減少させることが望ましい。更にまた、このような融合縁部１０４を燃料ノズル組立体１８の上流側端部に用いて、燃料回路カバープレート７０の流路７２、７４及び７６内への空気の流入効率を高めることもできる。
【００２２】
図５、図６及び図９を参照すると、同様の符号が上述の同様の特徴を表す他の非限定的な実施形態において、空気／燃料混合物の分解を高める多数の燃料回路を有する燃料ノズル組立体１８が示されている。この実施形態では、互いに向かい合わせに係合して組み立てられた時に燃料マニホルド組立体１２０を形成する３個の燃料マニホルドディスク１１０、１１２、１１４を示す。各々の燃料マニホルドディスクは、それぞれ対応する内側、中間及び外側の離散的流路５６、５８及び６０を含み、これらの流路は、周方向及び半径方向に整合して構成されて、ノズル組立体１８を組み立てると、燃料マニホルド組立体１２０と付随するノズル４２とを介して燃焼空気２２が途切れなく流れるようになっている。
【００２３】
燃料分配マニホルドディスク１１０の上流側端部１２２は、中央開口部６８から略半径方向に延在して各々の内側流路５６と交差する一連の燃料分配溝又はチャネル１２８を含む。同様に、燃料分配マニホルドディスク１１２の上流側端部１２４は、中央開口部６８から略半径方向に延在して各々の中間流路５８と交差する一連の燃料分配溝又はチャネル１３０を含み、燃料分配マニホルドディスク１１４の上流側端部１２６は、中央開口部６８から略半径方向に延在して各々の外側流路６０と交差する一連の燃料分配溝又はチャネル１３２を含む。
【００２４】
マニホルドディスク１１０の上流側端部１２２に関連して、燃料ノズル４２及び燃料分配マニホルドディスク１１０、１１２及び１１４と同様の態様で、それぞれ周方向及び半径方向に離間する３組の離散的流路７２、７４及び７６（すなわち内側、中間及び外側流路）を有する燃料回路カバープレート７０が設けられ、これらの流路は、燃料回路カバープレートの下流側端部７８が燃料分配マニホルドディスク１１０の上流側端部１２２に隣接し、且つ該端部と整合して配置されている時に燃料分配マニホルドディスクの燃料通路を厳密に補完するように構成される。下流側端部７８は、離散的流路７２、７４及び７６間に延在する平坦面を有し、この平坦面は、燃料分配溝１２８を閉鎖する働きをして、中央開口部６８から略半径方向に延在して燃料マニホルドディスク１１０の各々の内側流路５６と交差する燃料分配コンジットを形成する。同様の態様で、燃料マニホルドディスク１１０の下流側端部１４０は、離散的流路５６、５８及び６０間に延在する平坦面を有し、この平坦面は、燃料マニホルドディスク１１２の燃料分配溝１３０を閉鎖する働きをして、中央開口部６８から略半径方向に延在して燃料マニホルドディスク１１２の各々の中間流路５８と交差する燃料分配コンジットを形成し、燃料マニホルドディスク１１２の下流側端部１４２は、離散的流路５６、５８及び６０間に延在する平坦面を有し、この平坦面は、燃料分配溝１３２を閉鎖する働きをして、中央開口部６８から略半径方向に延在して燃料マニホルドディスク１１４の各々の外側流路６０と交差する燃料分配コンジットを形成する。
【００２５】
本実施形態において、環状燃料送給ハブ４０は、一連の同心管状部材、すなわち内側管状部材１４６と第１の中間管状部材１４８と第２の中間管状部材１５０と外側管状部材１５２とによって形成される。これらの管状部材は、互いに半径方向に離間して、相互間に離散的燃料送給チャネル１５４、１５６及び１５８を形成する。内側管状部材１４６は、燃料分配マニホルドディスク１１４の中央開口部１６８の周のまわりに密着する半径方向端部キャップ１６０で終端する。第１の中間管状部材１４８は、同様に、図５に示される燃料分配マニホルドディスク１１２の中央開口部１７０の周のまわりに密着する半径方向端部キャップ１６２で終端する。半径方向端部キャップ１６０及び１６２は、互いに軸方向に離間して、燃料分配溝１３２の内側端部を含む、半径方向に延在する燃料送給路１７６を両者間において形成する。図２に示される軸方向に延在する燃料回路４０の入口１８２に送給された燃料は、環状燃料送給チャネル１５８を通って、半径方向に延在する燃料送給路１７６まで下流方向に移動し、そこで燃料分配コンジット１３２に流入して、該コンジットを介して、旋回安定化ノズル組立体１８を軸方向に貫通して燃料回路カバープレート７０の上流側端部から燃料分配マニホルドディスクとノズル４２とを通って延在する各々の外側流路６０に送給される。
【００２６】
同様の態様で、第２の中間管状部材１５０は、燃料分配マニホルド１１０の中央開口部１７２の周のまわりに密着する半径方向端部キャップ１６４で終端する。半径方向端部キャップ１６２及び１６４は、互いに軸方向に離間して、燃料分配コンジット１３０の内側端部を含む半径方向に延在する燃料送給路１７８を両者間において形成する。軸方向に延在する燃料回路４０の入口端部１８２に送給された燃料は、環状燃料送給チャネル１５６を通って、半径方向に延在する燃料送給路１７８まで下流方向に移動し、そこで燃料分配コンジット１３０に流入して、該コンジットを介して、旋回安定化ノズル組立体１８を軸方向に貫通して燃料回路カバープレート７０の上流側端部から燃料分配マニホルドディスクとノズル４２とを通って延在する各々の中間流路５８に送給される。
【００２７】
また、外側管状部材１５２は、燃料回路カバープレート７０の中央開口部６８の周のまわりに密着する燃料回路カバープレート７０に隣接して終端する。半径方向端部キャップ１６４と外側管状部材１５２は、互いに軸方向に離間して、燃料分配コンジット１２８の入口端部を含む燃料送給路１８０を両者間において形成する。軸方向に延在する燃料回路４０の入口端部１８２に送給された燃料は、環状燃料送給チャネル１５４を通って燃料送給路１８０まで下流方向に移動し、そこで燃料分配コンジット１２８に流入して、該コンジットを介して、旋回安定化ノズル組立体１８を軸方向に貫通して燃料回路カバープレート７０の上流側端部から燃料分配マニホルドディスクとノズル４２とを通って延在する各々の内側空気流通路に送給される。
【００２８】
上記の実施形態は、燃料を様々な半径方向流路１２８、１３０及び１３２に独立的に送給する燃料送給チャネル１５４、１５６及び１５８を含む３個の別々の燃料回路を特徴とする。別々の燃料流回路を用いることにより、各燃料送給チャネル内において、ひいては対応する燃料分配コンジット１２８、１３０及び１３２に対して多様な流れ圧力及び／又は流量を適用することにより、燃料送給を燃料ノズル組立体１８内において変動させることが可能になる。また、燃料分配コンジット１２８、１３０及び１３２の相対的な直径を変動させて、必要に応じて、半径方向に離間する異なる空気流路への流量を変動させることができる。多数の燃料マニホルドディスクを用いることにより、設計者は、特定の用途に合わせられる正確な空気／燃料比を達成することが可能になる。更にまた、個別の燃料マニホルドディスク１１０、１１２及び１１４の軸方向長さ、すなわち厚さを変動させて、燃料滞留時間を変動させることで、機械設備の耐久性の問題に繋がる振動等の燃焼器の動的問題に対処する。
【００２９】
十分な性能と耐久性とを備えて規制対象の成分の排出を削減することができる特徴を有するガスタービンエンジンの燃焼器に用いられるバーナ組立体を提供する本発明の様々な実施形態を示してきた。このバーナ組立体は、単一の燃料回路、又は必要に応じて半径方向及び周方向の両方においてノズル組立体全体にわたって空気及び燃料の分配制御を向上させることができる多数の燃料回路を有して構成される。ノズル組立体を貫通する流路は、ノズルの軸に対して平行な状態から、所望の旋回プロフィールとバーナ組立体１０から燃焼器反応領域２６に流入する空気／燃料混合物の半径方向の膨張とをもたらす角度をなす状態まで変動することを示してきた。
【００３０】
燃料ノズル組立体は、様々な図と上述の説明において、入口から出口端部まで相対的に均等に離間した構成で延在する、半径方向及び周方向に離間する３組の空気流路を有するものとして示してきたが、空気及び燃料の送給を特定の要求に合わせて、ノズル出口における保炎を減少させるために、流路の分布及び個別の流路の直径を変動させることが考えられる。
【００３１】
限られた実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がこのような開示の実施形態に制限されないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明を改変して、上述されていないが本発明の精神及び範囲に相応するいかなる変形、改変、代替又は同等構成を組み込むことができる。また、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様は、上述の実施形態の一部のみを含むことを理解されたい。従って、本発明は、上述の説明に制限されるのではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。
【符号の説明】
【００３２】
２  タービンエンジン
４  タービン
６  燃焼器
８  圧縮機
１０  バーナ組立体
１２  中央部分
１４  燃料入口及び分配マニホルド組立体
１６  空気入口及び流れ調整器組立体
１８  旋回安定化ノズル組立体
２０  出口領域
２２  燃焼空気
２４  高圧プレナム
２６  燃焼器反応領域
２８  入口流れ調整器
３０  環状流路
３２  円筒状内壁
３４  穴あき円筒状外壁
３６  空気燃料マニホルド組立体
３８  燃料分配マニホルドディスク
４０  環状燃料送給ハブ又はコンジット
４２  ノズル
４４  燃料
４６  内側流路
４８  中間流路
５０  外側流路
５１  ノズルの中心軸
５２  上流側端部（ノズル）
５４  下流側端部（ノズル）
５６  内側流路（マニホルドディスク）
５８  中間流路（マニホルドディスク）
６０  外側流路（マニホルドディスク）
６２  下流側端部（マニホルドディスク）
６４  上流側端部（マニホルドディスク）
６６  燃料分配溝
６８  中央開口部
７０  燃料回路カバープレート
７２  内側流路（カバープレート）
７４  中間流路（カバープレート）
７６  外側流路（カバープレート）
７８  下流側端部（カバープレート）
８０  燃料分配コンジット
８２  軸方向に延在する燃料回路
８４  内側管状部材
８６  外側管状部材
８８  燃料送給チャネル
９０  半径方向端部キャップ（内側）
９２  半径方向端部キャップ（外側）
９４  中央開口部（カバープレート）
９６  半径方向に延在する燃料送給路
９８  入口端部（燃料回路）
１００  上流側端面（カバープレート）
１０２  出口（燃料分配コンジット）
１０４  融合縁部
１０６  ウェビング部
１１０  燃料マニホルドディスク
１１２  燃料マニホルドディスク
１１４  燃料マニホルドディスク
１２０  燃料マニホルド組立体
１２２  上流側端部
１２４  上流側端部
１２６  上流側端部
１２８  燃料分配溝又はチャネル
１３０  燃料分配溝又はチャネル
１３２  燃料分配溝又はチャネル
１３４  燃料分配コンジット
１３６  燃料分配コンジット
１３８  燃料分配コンジット
１４０  下流側端部
１４２  下流側端部
１４４  下流側端部
１４６  同心管状部材（内側）
１４８  同心管状部材
１５０  同心管状部材
１５２  同心管状部材（外側）
１５４  燃料送給チャネル
１５６  燃料送給チャネル
１５８  燃料送給チャネル
１６０  半径方向端部キャップ
１６２  半径方向端部キャップ
１６４  半径方向端部キャップ
１６６  半径方向端部キャップ
１６８  中央開口部
１７０  中央開口部
１７２  中央開口部
１７４  中央開口部
１７６  半径方向に延在する燃料送給路
１７８  半径方向に延在する燃料送給路
１８０  半径方向に延在する燃料送給路
１８２  燃料入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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