(57)【要約】      （修正有）【課題】製造コストが低く、２つの燃料回路を有する燃料ノズルの提供。【解決手段】燃料ノズル１００は、複数の出力燃料孔１０２，１０４が外周に配置されたハブ１０６を有する。ハブ１０６の内側に位置する少なくとも２枚のプレートが、入力燃料流と出力燃料孔１０２，１０４の間に燃料流路を画成する。ハブ１０６の内面と外側プレートの間に複数の囲いが配置されている。各囲いは、第１の出力燃料孔１０４及び入力燃料流と燃料流連通していて、流路のうちの第１の流路を画成する。２枚のプレートは入力燃料流及び第２の出力燃料孔１０２と燃料流連通していて、第２の燃料流路を画成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力燃料孔（１０２，１０４）が貫設された外側ハブ（１０６）であって、上記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）が外側ハブ（１０６）の外周に配置されている外側ハブ（１０６）と、
上記ハブ（１０６）の内側に配置された少なくとも２枚のプレート（４０４，４０６）であって、入力燃料流と複数の出力燃料孔（１０２，１０４）の間に燃料流路（４００，４０２）を画成する少なくとも２枚のプレート（４０４，４０６）と、
外側ハブ（１０６）と少なくとも２枚のプレート（４０４，４０６）の外側プレート（４０６）との間に各々設けられた複数の囲い（２０６）であって、上記複数の囲い（２０６）の各々が、上記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）のうちの第１の出力燃料孔（１０４）と燃料流連通しているとともに入力燃料流とも燃料流連通していて、上記燃料流路（４００，４０２）のうちの第１の燃料流路（４０２）を画成しており、上記少なくとも２枚のプレート（４０４，４０６）の内側プレート（４０４）及び外側プレート（４０６）が上記燃料流路（４００，４０２）のうちの第２の燃料流路（４００）を画成していて、第２の燃料流路（４００）が入力燃料流及び上記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）のうちの第２の出力燃料孔（１０２）と燃料流連通している、複数の囲い（２０６）と
を備える燃料ノズル（１００）。
【請求項２】
前記少なくとも２枚のプレート（４０４，４０６）が互いに同心であるとともにハブ（１０６）とも同心である、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項３】
前記ハブ（１０６）の断面が円形であり、前記少なくとも２枚のプレート（４０４，４０６）の断面が円形であり、前記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）が、前記ハブ（１０６）の外周に周方向に配置されており、前記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）のうちの第１の出力燃料孔（１０４）が、複数の出力燃料孔（１０２，１０４）のうちの第２の出力燃料孔（１０２）と交互に配置されている、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項４】
前記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）の各々が円形である、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項５】
前記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）の各々が細長い形である、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項６】
前記複数の出力燃料孔（１０２，１０４）が、燃料ノズル（１００）の上下流軸に垂直な単一平面内で整列している、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項７】
前記ハブ（１０６）の外面（１１０）に複数のスワーラ翼（１０８）をさらに備える、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項８】
前記ハブ（１０６）の上流側に位置し、複数の開口（２０４）を有する第１の端板（２０２）をさらに備えており、前記複数の囲い（２０６）の対応する囲いに入力燃料が流入できるように、該複数の開口（２０４）の各々が前記複数の囲い（２０６）の１つに対応している、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項９】
前記ハブ（１０６）の下流側に位置し、前記ハブ（１０６）の下流側で前記燃料流路（４００，４０２）の少なくとも一方（４００）を閉鎖する第２端板（４０８）をさらに備える、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項１０】
前記複数の囲い（２０６）の各々が、入力燃料流を前記複数の囲い（２０６）の対応する囲いへと案内する丸い角部（５００）を有する、請求項１記載の燃料ノズル（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジンに関し、特に、ハブの外周に出力燃料孔が設けられた燃料ノズル並びに入力燃料流を燃料孔間で分割するためノズルのハブに設けられた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スワーラ型燃料ノズルには、ハブに設けられたスワーラ翼の各々に２つの別個の群の出力燃料孔が設けられることがある。２つの群の孔は、通例、機械的燃料ルーティング回路によって各翼で互いに軸方向に隔てられている。孔を別々の群に分けると、通例、得られる２つの燃料回路の間で、燃料流を別々に調節することができる。しかし、このようなタイプの翼に孔が設けられる構成では、製造コストが比較的高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６９９３９１６号明細書
【特許文献２】米国特許第７１３７２５８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態では、燃料ノズルは、複数の出力燃料孔が外周に配置されたハブを備える。ハブの内側に位置する少なくとも２枚のプレートが、入力燃料流と出力燃料孔の間の燃料流路を画成する。複数の囲いが、ハブの内面と外側プレートの間に配置されている。各囲いは、第１の出力燃料孔及び入力燃料流と燃料流連通していて、第１の流路を画成する。２枚のプレートは、入力燃料流及び第２の出力燃料孔と燃料流連通していて、第２の燃料流路を画成する。
【０００５】
本発明の別の実施形態では、燃料ノズルは、断面が円形の複数の出力燃料孔が外周に配置されたハブを有する。ハブの内側にあってハブと同心の少なくとも２枚の同心プレートが、入力燃料流と出力燃料孔の間の燃料流路を画成する。この２枚のプレートの断面は円形である。複数の囲いが、ハブの内面と外側プレートの間に配置されている。各囲いは、第１の出力燃料孔及び入力燃料流と燃料流連通していて、第１の流路を画成する。２枚のプレートは、入力燃料流及び第２の出力燃料孔と燃料流連通していて、第２の燃料流路を画成する。
【０００６】
本発明のさらに別の実施形態では、燃料ノズルは、断面が円形の複数の出力燃料孔が外周に配置されたハブを有する。これらの孔は、ノズルの上下流軸に垂直な単一平面内で整列している。ハブの内側にあってハブと同心の少なくとも２枚のプレートが入力燃料流と出力燃料孔の間の燃料流路を画成しており、この２枚のプレートの断面は円形である。複数の囲いが、ハブの内面と外側プレートの間に配置されている。各囲いは、第１の出力燃料孔及び入力燃料流と燃料流連通していて、第１の流路を画成する。２枚のプレートは、入力燃料流及び第２の出力燃料孔と燃料流連通していて、第２の燃料流路を画成する。
【０００７】
図面と併せて以下の記載を参照することによって、本発明の上記その他の利点及び特徴についての理解を深めることができよう。
【０００８】
本発明の技術的範囲は、明細書の後の特許請求の範囲に明瞭に記載されている。本発明の上記その他の特徴及び効果は、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る、ハブの外周に複数の出力燃料孔が配置されたタービンエンジンの燃料ノズルの斜視図である。
【図２】図１の燃料ノズルへの入力燃料流を２つの別個の燃料流に分割し、分割された燃料流を燃料孔の一方から供給するための、本発明の実施形態に係る装置の一部の前方斜視図である。
【図３】図２の装置の一部の後方斜視図である。
【図４】２つの別個の燃料流回路を図２及び図３の装置の追加部分の内部の通路として示す、図２及び図３の装置の追加部分の部分切欠き図である。
【図５】２つの別個の燃料流回路の一部を示す、図２〜図４の装置の一部の部分上面図である。
【図６】内部の燃料流路の詳細を示す、図２〜図４の装置の一部の部分切り欠き前方斜視図である。
【図７】内部の燃料流路の詳細を示す、図２〜図４の装置の一部の部分切り欠き後方斜視図である。
【図８】２つの燃料流回路の一方を通る燃料の流れを示す、図２〜図４の装置の一部の切欠き図である。
【図９】２つの燃料流回路の他方を通る燃料の流れを示す、図２〜図４の装置の一部の切欠き図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、添付の図面を参照して、本発明の例示的な実施形態をその利点及び特徴と併せて詳述する。
【００１１】
図１を参照すると、タービンエンジンの燃料ノズル１００は、燃料ノズル１００のハブ１０６の外周に配置された複数の出力燃料孔１０２，１０４を備える。一実施形態では、ハブ１０６は円筒形であり、孔１０２，１０４は、ハブの外周に周方向に離隔して繰返し交互に配置される。或いは、出力燃料孔１０２，１０４は、ハブ１０６の周囲にランダムな非反復パターンで離隔していてもよい。燃料ノズル１００は、ハブ１０６の外周に複数のスワーラ翼１０８が、例えば一様な間隔で配置されたスワーラ型ノズルであってもよい。燃料孔１０２，１０４は円形、細長い溝（スロット）形その他の適当な形状でよい。一実施形態では、燃料孔１０２，１０４は、燃料ノズル１００の上下流軸に対して同じ軸方向平面内で整列していてもよい。燃料孔１０２，１０４は各々、燃料ノズル１００の上流側又は上流端部から燃料を公知の構成（例えばスプレー）で出力するが、孔１０２，１０４は公知の通り燃料ノズル１００のさらに下流に位置する。燃料は、以下で詳しく説明する通り、本発明に係る装置２００の実施形態によって２つの別個の流路又は回路を通って孔１０２，１０４に供給される。
【００１２】
図２及び図３は、図１の燃料ノズルへの入力燃料流を２つの別個独立した燃料流回路に分割する装置２００の一部のそれぞれ前方（上流側）及び後方（下流側）斜視図（つまり両側からの図）である。これら２つの別個の回路は、図４〜図９に詳細を示す通り、装置２００の追加部分の内部に形成された２つの別個の燃料流路又はアニュラス４００，４０２（例えば内側流路４００と外側流路４０２）を有していてもよい。装置２００は円環状であり、図１の燃料ノズル１００のハブ１０６との一体化部分として形成してもよい。すなわち、ハブ１０６の外面１１０の一部（孔１０２，１０４から燃料が出る部分）をリング２００の外面１１２で構成してもよい。装置２００は、複数の開口２０４を有する端板２０２を備えており、各開口２０４から、リング装置２００に形成された対応囲い２０６内へ燃料が流入する。開口２０４は細長い溝（スロット）形のものでもよいし、その他の適当な構成のものでもよい。各囲い２０６は、ハブ１０６の外周に設けられた１対の孔１０２，１０４に少なくとも１つの出力燃料孔１０４を含んでよい。すなわち、幾つかの囲い２０６が１つの孔１０４を含んでいて、他の囲いは２つ以上の孔１０４を含んでいてもよく、いずれも反復的なパターンであっても、非反復的なパターンであってもよい。
【００１３】
図４は、図２及び図３の装置２００の追加部分の切欠き図であり、２つの別個の燃料流回路を、図２及び図３の装置２００の１対の流路又はアニュラス４００，４０２として示す。図４では、装置２００の上流側を左に、下流側が右に示す。便宜上、図４では、複数のスロット形開口２０４が設けられた端板２０２は示していない。しかし、図４では、対応する燃料孔開口１０４に関連した囲い２０６を示す。流路４００，４０２は、燃料が図４の左側から流入する際に通る外側流路又はアニュラス４０２と、燃料が図４の左側から流入する際に通る内側流路又はアニュラス４００を含む。内側流路及び外側流路４００，４０２は、互いに同心でしかも外側ハブ１０６とも同心のプレート４０４，４０６で形成される。プレート４０４，４０６は、互いに対して独立したものでも、単一部品（即ち単一材料片の鋳造品）の一部であってもよい。プレート４０４は、端板２０２のある端部とは反対側の端部に別の端板又は閉鎖面４０８で終端している。この面４０８は、装置２００下流側で軸方向に流路４００の終点を画成する。プレート４０６は各囲い２０６の端部で終端し、囲い２０６は装置２００下流側で軸方向に流路４０２の終点を画成する。或いは、プレート４０６（及びプレート４０６でその一部が形成される対応流路４０２）は端板４０８で終端していてもよい。図５〜図９に示す詳細及び図４から明らかな通り、外側流路４０２又はアニュラスは、孔１０４に燃料を供給する燃料流回路をなす。さらに、内側流路４００又はアニュラスは、孔１０２に燃料を供給する燃料流回路をなす。
【００１４】
図５は、図２及び図３の装置２００の一部の上面図であり、装置２００の２つの別個の燃料流回路の一部を示す。図５は、囲い２０６の壁の曲面状又は丸い角部５００を示す。こうした丸い角部５００は燃料を各囲い２０６内のキャビティ内に導くのに役立ち、燃料の圧力降下を最小限に抑える。図５には、２つの入力経路又はアニュラス４００，４０２、並びに本発明の実施形態の装置２００の２つの燃料流路又はアニュラス４００，４０２を画成する同心プレート４０４，４０６及びハブ１０６も示す。
【００１５】
図６及び図７はそれぞれ、図２及び図３の装置２００の一部の前方及び後方斜視図（つまり両側からの斜視図）であり、２つの燃料流路又はアニュラス４００，４０２をそれぞれ画成する同心プレート４０４，４０６及びハブ１０６と共に燃料流路４００，４０２の詳細に示す。図６では、便宜上、端板２０２を取り除いた装置２００を示す。図６及び図７では、囲い２０６の幾つかと燃料孔１０２，１０４の幾つかも示す。
【００１６】
図８は、図２及び図３の装置の切欠き図であり、２つの燃料流回路の一方（本図では外側燃料流路４０２及び囲い２０６）を通って、燃料ノズル１００のハブ１０６の孔１０４から流出する燃料の流れ（矢印８００で示す）を示す。
【００１７】
図９は、図２及び図３の装置の切欠き図であり、２つの燃料流回路の他方（本図では内側燃料流路４００）を通って、燃料ノズル１００のハブ１０６の孔１０２から流出する燃料の流れ（矢印９００で示す）燃料流を示す。
【００１８】
別々の回路に２つの群又は１対の燃料孔１０２，１０４を設けることによって、一方の回路への燃料の流れを減らしながら、他方の回路への燃料の流れを増やすことができ、ジェット浸透を制御できるようになる。ジェット浸透（jet penetration）は、ハブ孔噴射に関する径方向燃料プロファイルを変更する方法であり、例えばシュラウドリッチにするためジェット浸透を増す。また、複数の燃料回路を設けることによって、燃料／空気プロファイルを直接制御することができ、排出物、ダイナミクス及びリーンブローアウトの点で潜在的に有利である。
【００１９】
以上、特定の実施形態に関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨及び技術的範囲内において、本明細書に記載されていない様々な変形、変更、置換又は均等な構成を含むように本発明を修正することができる。また、本発明の様々な実施形態を記載してきたが、本発明の態様は、記載した実施形態の一部しか含んでいなくてもよい。従って、本発明は、明細書の記載によって限定されるものではなく、特許請求の範囲によって限定される。
【符号の説明】
【００２０】
１００  燃料ノズル
１０２  燃料孔
１０４  燃料孔
１０６  ハブ
１０８  スワーラ翼
２００  装置（リング）
４００  流路
４０２  流路
１１０  外面
１１２  外面
２０２  端板
２０４  開口
２０６  囲い
４０４  プレート
４０６  プレート
４０８  端板
５００  角部
【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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