(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンの燃焼器用の燃料ノズル（１０）であって、当該燃料ノズル（１０）が、
ノズル入口（１４）と、
燃焼域（１６）と、
前記ノズル入口（１４）と燃焼域（１６）の間に配置されたスワーラ（１２）と
を含んでいて、前記スワーラ（１２）が、
複数のスワーラベーン（１８）であって、各スワーラベーン（１８）がその正圧側面（２６）と負圧側面（２８）との間で流体流に圧力差を発生させる複数のスワーラベーン（１８）と、
前記複数のスワーラベーン（１８）の１以上のスワーラベーン（１８）に設けられた１以上の貫通孔（４０）と
を含んでおり、前記１以上の貫通孔（４０）が、前記圧力差を利用して該１以上の貫通孔（４０）を通して流体流を流して前記１以上のスワーラベーンからの空気力学的境界層の剥離を防止し、前記１以上のスワーラベーンが、該スワーラベーンの上流部分よりも曲率半径の小さい下流ターニングセクション（２４）を含んでいて前記圧力差を発生させ、前記１以上の貫通孔（４０）が前記ターニングセクション（２４）内又はその下流に配置されていて、前記１以上の貫通孔（４０）が、内部プレナム（３０）と流体連通していて流体を正圧側面（２６）から負圧側面（２８）へと流す、燃料ノズル（１０）。
【請求項２】
前記１以上のスワーラベーンがさらに第２の内部プレナム（３０）を含む、請求項１記載の燃料ノズル（１０）。
【請求項３】
前記１以上のスワーラベーンが、前記第２の内部プレナム（３０）から燃料を流体流へと流出させる第２の燃料孔（３４）を含む、請求項２記載の燃料ノズル（１０）。
【請求項４】
前記流体流が１以上の貫通孔（４０）を通して流れる際に、前記内部プレナム（３０）内の燃料と混合される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の燃料ノズル（１０）。
【請求項５】
前記流体が空気である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の燃料ノズル（１０）。
【請求項６】
ガスタービンエンジンの燃焼器を作動させる方法であって、
流体流をノズル入口（１４）内に送り込むステップと、
燃料を前記流体流中に送り込むステップと、
前記燃料及び流体流を複数のスワーラベーン（１８）を含むスワーラ（１２）内に流入させて前記燃料を前記流体流中に混合させるステップと、
前記複数のスワーラベーン（１８）の各スワーラベーン（１８）の正圧側面（２６）と負圧側面（２８）との間で前記スワーラ（１２）を通る前記流体流に圧力差を発生させるステップであって、前記複数のスワーラベーン（１８）の１以上のスワーラベーンが、該スワーラベーンの上流部分よりも曲率半径の小さい下流ターニングセクション（２４）を含んでいて前記圧力差を発生させるステップと、
前記１以上のスワーラベーン（１８）の前記ターニングセクション（２４）内又はその下流に配置された１以上の貫通孔（４０）を通して前記流体の少なくとも一部分を流すステップであって、前記１以上の貫通孔（４０）が、内部プレナム（３０）と流体連通していて流体を正圧側面（２６）から負圧側面（２８）へと流すステップと、
燃焼域（１６）内で前記燃料と流体流の混合気に点火するステップと
を含む方法。
【請求項７】
前記１以上のスワーラベーンがさらに第２の内部プレナム（３０）を含んでいて、燃料が前記第２の内部プレナム（３０）から流体流に添加される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
燃料が、前記１以上のスワーラベーンに設けられた第２の燃料孔（３４）を通して、第２の内部プレナム（３０）から流出する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記流体流が１以上の貫通孔（４０）を通して流れる際に、前記内部プレナム（３０）内の燃料と混合される、請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載の燃料ノズル（１０）。
【請求項１０】
前記流体が空気である、請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンに関する。より具体的には、本発明は、ガスタービンエンジン用の燃料ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは一般的に、該ガスタービンの燃焼器セクション内に多数の燃料ノズル（つまり、スウォズル）を含む。各ノズルは、点火燃焼させるために燃料及び空気の混合気を燃焼室に送給する１以上の通路を有する構成要素である。多くの場合に、燃料ノズルは、点火に先立って燃料及び空気の混合を向上させて一定の均質な混合気にするスワーラを含む。スワーラは、ノズルから延びかつ空気力学的輪郭を有する複数のベーンを含む。多くの場合に、スワーラベーンは、該スワーラベーンの表面上の燃料孔に燃料を供給する通路を含む。燃料が燃料孔から流出する時に、燃料は、スワーラベーンを通過する流体、一般的には空気と混合する。通常、大きさ及び空間が制限されていることにより、スワーラベーンは該スワーラベーンの後縁近くに急激な湾曲部（ターニングセクション）を有することになり、このことによりスワーラ内又はスワーラの下流において流れ剥離が生じる可能があり、この流れ剥離は、燃料ノズルの性能、例えば保炎に対して有害な影響を招くおそれがある。一般的に、上記のことのような流れの問題を解決するためには、ベーンの輪郭が修正されるが、そのことは、修正を反復する度に新たな鋳造法及び鋳造工具を必要とし、またベーン上の燃料孔のパターンを変更することを必要とし、この燃料孔のパターンの変更は、例えば混合効率、従ってノズル性能に対して悪影響を与える可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
ガスタービンエンジンの燃焼器用の燃料ノズルは、ノズル入口と、燃焼域と、ノズル入口と燃焼域の間に配置されたスワーラとを含む。スワーラは、複数のスワーラベーンを含み、各スワーラベーンは、該スワーラベーンの正圧側面及び負圧側面間でスワーラを通る流体流内に圧力差を発生させることができる。スワーラはさらに、複数のスワーラベーンの１以上のスワーラベーン内に設置された１以上の空気流貫通孔を含む。空気流貫通孔は、正圧側面及び負圧側面間の圧力差を利用して１以上の空気流貫通孔を通る流れを促進することができる。
【０００４】
ガスタービンエンジンの燃焼器を作動させる方法は、流体流をノズル入口内に送り込むステップと、燃料を流体流内に送り込むステップと、燃料及び流体流を複数のスワーラベーンを含むスワーラ内に流入させ、従って燃料を流体流内に混合させるステップとを含む。本方法はさらに、複数のスワーラベーンの各スワーラベーンの正圧側面及び負圧側面間でスワーラを通る流体流内に圧力差を発生させるステップと、複数のスワーラベーンの１以上のスワーラベーン内の１以上の空気流貫通孔を通して流体の少なくとも一部分を流す、従ってスワーラベーンの正圧側面及び負圧側面間の圧力差を減少させるステップとを含む。燃料及び流体流の混合気は、燃焼域内で点火される。
【０００５】
これらの及びその他の利点及び特徴は、図面と共になした以下の説明からより明らかになるであろう。
【０００６】
本発明と見なされる本主題事項は、本明細書と共に特許請求の範囲内に具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の上述の及びその他の目的、特徴及び利点は、添付図面と共になした以下の詳細説明から明らかである。
【０００７】
この詳細説明は、図面を参照して実施例によって、利点及び特徴と共に本発明の実施形態を説明している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガスタービンエンジン用の燃料ノズルの実施形態の断面図。
【図２】図１の燃料ノズルのためのスワーラの斜視図。
【図３】図２のスワーラのスワーラベーンの実施形態の断面図。
【図４】図２のスワーラのスワーラベーンの別の実施形態の断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示すのは、スワーラ１２を含む燃料ノズル１０の一部分である。スワーラは、ノズル入口１４から通常は空気である流体流を受けかつこの空気を燃料と混合して空気／燃料混合気にするように構成されまた配置される。空気／燃料混合気は次に、下流方向に流れ、燃焼域１６内で点火される。図２に最もよく示すように、スワーラ１２は、中央本体２０の周りに円周方向に配置されかつシュラウド２２まで延びる複数のスワーラベーン１８を含む。図１の実施形態のスワーラ１２は、１つの実施形態では鋳造品として製造されるが、例えば溶接又は機械加工を含むその他の製作方法も、本開示の技術的範囲内で考えられる。
【００１０】
中央本体２０は、その断面が実質的に環状であり、それを通して例えば燃料などの流体を運ぶことができる。複数のスワーラベーン１８は、ターニングセクション２４を含む。ターニングセクション２４は、スワーラベーン１８を通って流れる、幾つかの実施形態では空気である流体流を曲げる（ターニングさせる）か又は該流体流内にスワールを生じさせることができる。ターニングセクション２４の湾曲は、スワーラベーン１８の正圧側面２６及び負圧側面２８間に圧力差を発生させる。スワーラベーン１８は、図３に最もよく示すように、１以上の内部プレナム３０を有することができる。プレナム３０は、１以上の中央本体孔３２において中央本体２０に連結され、また中央本体２０から１以上のプレナム３０を通して燃料を流しかつスワーラベーン１８の軸方向部分３６に配置された１以上の燃料孔３４を通して該燃料をプレナム３０から流出させることができるように構成される。燃料孔３４から流出した燃料は、スワーラベーン１８を通過する矢印３８で示す空気流に流入しかつ該空気流３８と混合される。
【００１１】
スワーラベーン１８は、１以上の空気流孔４０を含む。空気流孔４０は、ターニングセクション２４内に配置されかつスワーラベーン１８の中実断面を貫通して延びる貫通孔として構成される。１以上の空気流孔４０は、矢印４２で示すような正圧側面２６から負圧側面２８への幾らかの空気流の移動を可能にする。空気流の移動は、ターニングセクション２４からの空気力学的境界層の剥離を防止し、従って保炎、及び／又は燃焼器性能に対するその他の有害な影響を防止する。図２に示す実施形態では、１以上の空気流孔４０が、スワーラベーン１８の後縁４４近くに配置されているが、１以上の空気流孔４０は、該１以上の空気流孔４０がターニングセクション２４内又は該ターニングセクション２４の下流に配置された場合に、剥離を効果的に防止する。
【００１２】
幾つかの実施形態では、図４に示すように、１以上のプレナム３０がターニングセクション２４内に延び、また１以上の空気流孔４０がプレナム３０に配置される。これらの実施形態では、燃料は、流れが１以上の空気流孔４０を通って流れる時に、プレナム３０から流れ内に放出されることになる。この実施形態における１以上の空気流孔４０は、上記したように境界層剥離を防止し、また１以上の空気流孔４０内の空気流内への燃料放出によって、燃料及び空気の予混合効率を向上させる。プレナム３０内における燃料圧は、空気流がプレナム３０内に溜まるのを防止するために、増大させることができる。
【００１３】
限られた数の実施形態のみに関連して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解される筈である。むしろ、本発明は、これまで説明していないが、本発明の技術思想及び技術的範囲に相応した幾つもの変形、変更、置換え又は均等な構成を組み込むように修正することができる。さらには、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、説明した実施形態の幾つかのみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、以上の説明によって限定されると見なされるべきではなく、提出した特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１４】
１０  燃料ノズル
１２  スワーラ
１４  ノズル入口
１６  燃焼域
１８  スワーラベーン
２０  中央本体
２２  シュラウド
２４  ターニングセクション
２６  正圧側面
２８  負圧側面
３０  プレナム
３２  本体孔
３４  燃料孔
３６  軸方向部分
３８  矢印
４０  空気流孔
４２  矢印
４４  後縁
【図１】
0005557452.tif 000002
【図２】
0005557452.tif 000003
【図３】
0005557452.tif 000004
【図４】
0005557452.tif 000005