(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料及び空気の流れの良好な混合を促進して、より高い温度及び効率で、より少ない全体エミッション及びより少ない動特性で作動させるようにすることができるマイクロミキサ燃料ノズルを提供する。【解決手段】燃焼器２５は、ライナ５８の内部に位置付けられた複数のマイクロミキサ燃料ノズル５６と、ライナの周りに位置付けられる空気バイパスシステム６４とを含むことができる。空気バイパスシステムは、空気の流れのバイパス部分を可変的にマイクロミキサ燃料ノズルにバイパスできるようにする。【選択図】図５
2014153048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンにおける燃料の流れ及び空気の流れと共に使用するための燃焼器であって、
ライナの内部に位置付けられた複数のマイクロミキサ燃料ノズルと、
前記ライナの周りに位置付けられ、前記空気の流れのバイパス部分が前記複数のマイクロミキサ燃料ノズルをバイパスできるようにする空気バイパスシステムと、
を備える燃焼器。
【請求項２】
前記複数のマイクロミキサ燃料ノズルが、複数のマイクロミキサ燃料管体及び燃料プレートを含む、請求項１記載の燃焼器。
【請求項３】
前記空気バイパスシステムが、前記ライナを貫通する複数の空気バイパス孔を含む、請求項１記載の燃焼器。
【請求項４】
前記複数の空気バイパス孔が、列の形態で構成される、請求項３記載の燃焼器。
【請求項５】
前記複数の空気バイパス孔が、複数の列の形態で構成される、請求項３記載の燃焼器。
【請求項６】
前記複数のマイクロミキサ燃料ノズルが、キャップ組立体の内部に位置付けられる、請求項１記載の燃焼器。
【請求項７】
前記キャップ組立体が、前記ライナの周りに位置付けられるシールを含む、請求項６記載の燃焼器。
【請求項８】
前記シールが、前記キャップ組立体の後方端部の周りに位置付けられる、請求項６記載の燃焼器。
【請求項９】
前記空気バイパスシステムが、該空気バイパスシステムの下流側でシールによる閉鎖位置を含む、請求項６記載の燃焼器。
【請求項１０】
前記空気バイパスシステムが、該空気バイパスシステムの上流側でシールによる開放位置を含む、請求項６記載の燃焼器。
【請求項１１】
前記開放位置が、完全後方位置における前記キャップ組立体を含む、請求項１０記載の燃焼器。
【請求項１２】
前記空気バイパスシステムが、該空気バイパスシステムの部分的に上流側で前記シールによる部分的開放位置を含む、請求項６記載の燃焼器。
【請求項１３】
前記シールが、フラシールを含む、請求項６記載の燃焼器。
【請求項１４】
前記ライナの内部で前記複数のマイクロ燃料ノズルを操作するための線形アクチュエータを更に備える、請求項１記載の燃焼器。
【請求項１５】
ガスタービンエンジンにおける燃料の流れ及び空気の流れと共に使用するための燃焼器をターンダウンする方法であって、
ライナの内部に複数のマイクロミキサ燃料ノズルを位置付けるステップと、
前記ライナを貫通する複数の空気バイパス孔を位置付けるステップと、
前記ライナにおける前記空気バイパス孔を開くように前記複数のマイクロミキサ燃料ノズルを操作するステップと、
前記空気の流れのバイパス部分を前記複数のマイクロミキサ燃料ノズルから離れて流すステップと、
前記燃料の流れを前記複数のマイクロミキサ燃料ノズルに対して減少させるステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
燃焼器における燃料の流れ及び空気の流れと共に使用するための空気バイパスシステムであって、
ライナの内部に位置付けられたキャップ組立体内に位置付けられる複数のマイクロミキサ燃料ノズルと、
前記ライナの周りに位置付けられ、前記空気の流れのバイパス部分が前記複数のマイクロミキサ燃料ノズルをバイパスできるようにする複数の空気バイパス孔と、
を備える、空気バイパスシステム。
【請求項１７】
前記キャップ組立体が、その後方端部の周りに位置付けられたシールを含む、請求項１６記載の空気バイパスシステム。
【請求項１８】
前記空気バイパスシステムが、前記空気バイパス孔の下流側で前記シールによる閉鎖位置を含む、請求項１７記載の空気バイパスシステム。
【請求項１９】
前記空気バイパスシステムが、前記空気バイパス孔の上流側で前記シールによる開放位置を含む、請求項１７記載の空気バイパスシステム。
【請求項２０】
前記シールが、フラシールを含む、請求項１７記載の空気バイパスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願及び結果として得られる特許は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ターンダウン性能を向上させる空気バイパスシステムを備えた可変容積燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの運転効率及び全体出力は一般に、高温燃焼ガス流の温度が上昇するにつれて向上する。しかしながら、高い燃焼ガス流温度は、より高レベルの窒素酸化物及び他の種類の規制エミッションを発生させる可能性がある。従って、これらの釣り合いは、ガスタービンエンジンを効率的な高い温度範囲で運転する利点と、その一方で、窒素酸化物及び他の種類の規制エミッションの発生が法律で義務づけられたレベル未満に確実に維持されることの利点との間に存在する。更に、負荷レベルの変動、周囲状況の変化、及び多くの他の種類の運転パラメータもまた、ガスタービン全体の効率及びエミッションに大きな影響を及ぼす可能性がある。
【０００３】
窒素酸化物などのより低いエミッションレベルは、燃焼前に燃料流及び空気流の良好な混合を可能にすることによって促進させることができる。このような予混合は、燃焼温度勾配及び窒素酸化物の発生を低減させる傾向がある。このような良好な混合をもたらす１つの方法は、複数のマイクロミキサ燃料ノズルを備えた燃焼器の使用によるものである。一般的に説明すると、マイクロミキサ燃料ノズルは、燃焼前にプレナム内の複数のマイクロミキサ管体において少容量の燃料及び空気を混合する。
【０００４】
現行のマイクロミキサ燃焼器及びマイクロミキサ燃料ノズル設計は、可燃性能の向上を可能にするが、ある特定の種類の運転条件におけるマイクロミキサ燃料ノズルの作動性ウィンドウは、動特性及びエミッションに関する懸案事項により少なくとも部分的に定義することができる。具体的には、特定の内部構成要素の作動周波数は、高周波又は低周波の動特性場を発生させるように結合される場合がある。このような動特性場は、燃焼器構成要素並びに下流側のタービン構成要素の物理的特性に悪影響を及ぼす可能性がある。上記のことを前提にして、現行の燃焼器設計は、動特性場の生成を防ぐために、燃料又は空気の流れを多段化することによってこのような作動状態を回避する試みを実施することができる。多段化は、バルク条件によりエミッション、可燃性及び同様のものに関して通常の作動限界の外に設計が設定される可能性がある場合でも、局所的な安定燃焼ゾーンを生成しようとする。しかしながら、このような多段化は、時間集約的な較正を必要とする場合があり、また最適レベル未満での運転が必要となる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，６６１，２６７号明細書
【発明の概要】
【０００６】
従って、改善されたマイクロミキサ燃焼器設計に対する要望がある。このような改善されたマイクロミキサ燃焼器設計により、その内部で燃料及び空気の流れの良好な混合を促進して、より高い温度及び効率であるが、より少ない全体エミッション及びより少ない動特性で作動させるようにすることができる。更に、このような改善されたマイクロミキサ燃焼器設計は、システム全体の複雑さ及びコストを大幅に増大させることなく、これらの目標を達成することができる。
【０００７】
従って、本出願及び結果として得られた特許は、ガスタービンエンジンにおける燃料の流れ及び空気の流れと共に使用するための燃焼器を提供する。燃焼器は、ライナの内部に位置付けられた複数のマイクロミキサ燃料ノズルと、ライナの周りに位置付けられた空気バイパスシステムとを含むことができる。空気バイパスシステムは、空気の流れのバイパス部分がマイクロミキサ燃料ノズルを可変的にバイパスできるようにする。
【０００８】
本出願及び結果として得られた特許は更に、ガスタービンエンジンにおける燃料の流れ及び空気の流れと共に使用するための燃焼器をターンダウンする方法を提供する。本方法は、ライナの内部に複数のマイクロミキサ燃料ノズルを位置付けるステップと、ライナを貫通する複数の空気バイパス孔を位置付けるステップと、ライナにおける空気バイパス孔を開くようにマイクロミキサ燃料ノズルを操作するステップと、空気の流れのバイパス部分をマイクロミキサ燃料ノズルから離れて流すステップと、燃料の流れをマイクロミキサ燃料ノズルに対して減少させるステップと、を含むことができる。
【０００９】
本出願及びその結果得られた特許は更にまた、燃焼器における燃料の流れ及び空気の流れと共に使用するための空気バイパスシステムを提供する。空気バイパスシステムは、ライナの内部に位置付けられたキャップ組立体内に位置付けられる複数のマイクロミキサ燃料ノズルと、ライナの周りに位置付けられる複数の空気バイパスと、を含むことができる。空気バイパス孔は、空気の流れのバイパス部分がマイクロミキサ燃料ノズルをバイパスできるようにする。
【００１０】
本出願及び結果として得られる特許のこれら及び他の特徴並びに改善点は、図面及び請求項を参照しながら以下の好ましい実施形態の詳細な説明を精査することによって当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】圧縮機、燃焼器、及びタービンを示すガスタービンエンジンの概略図。
【図２】図１のガスタービンエンジンと共に使用することができる燃焼器の概略図。
【図３】図２の燃焼器と共に使用することができるマイクロミキサ燃料ノズルの一部分の概略図。
【図４】本明細書で説明することができるマイクロミキサ燃焼器の概略図。
【図５】図４のマイクロミキサ燃焼器の１つの実施例の斜視図。
【図６】図５のマイクロミキサ燃焼器の側面断面図。
【図７】図５のマイクロミキサ燃焼器で使用することができる入れ子式燃料マニホルドシステムの一部の拡大図。
【図８】閉鎖位置における図５のマイクロミキサ燃焼器と共に使用される空気バイパスシステムの概略図。
【図９】開放位置における図８の空気バイパスシステムの更に別の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、複数の図を通して同様の参照符号が同様の要素を表している図面を参照すると、図１は、本明細書で使用することができるガスタービンエンジン１０の概略図を示している。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、流入する空気２０の流れを圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気２０の流れを燃焼器２５に送給する。燃焼器２５は、圧縮された空気２０の流れを加圧燃料３０の流れと混合して、この混合気を点火して燃焼ガス３５の流れを生成する。単一の燃焼器２５のみが図示されているが、ガスタービンエンジン１０は、あらゆる数の燃焼器２５を含むことができる。次いで、燃焼ガス３５の流れは、タービン４０に送給される。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０を駆動して機械的な仕事を産出するようになる。タービン４０で生成された機械的仕事は、シャフト４５を介して圧縮機１５と、発電機などのような外部負荷５０とを駆動する。
【００１３】
ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、液体燃料、様々な種類のシンガス、及び／又は他の種類の燃料及びこれらの組み合せを使用することができる。ガスタービンエンジン１０は、限定ではないが、７又は９シリーズ高出力ガスタービンエンジン及び同様のものを含む、ニューヨーク州スケネクタディ市所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社が提供する多くの様々なガスタービンエンジンの何れか１つとすることができる。ガスタービンエンジン１０は、様々な構成を有することができ、他の形式の構成要素を使用することもできる。他の形式のガスタービンエンジンもまた、本明細書で使用することができる。複数のガスタービンエンジン、他の形式のタービン、及び他の形式の発電設備もまた、本明細書で同時に使用することができる。
【００１４】
図２は、上述のガスタービンエンジン１０及び同様のものと共に使用することができる燃焼器２５の１つの実施例の概略図を示している。燃焼器２５は、ヘッド端部にある端部カバー５２からタービン４０の周りの後方端部にある移行部品５４まで延びることができる。端部カバー５２の周りに複数の燃料ノズル５６を配置することができる。ライナ５８は、燃料ノズル５６から移行部品５４に向かって延びることができ、その内部に燃焼ゾーン６０を形成することができる。ライナ５８は、流れスリーブ６２によって囲むことができる。ライナ５８及び流れスリーブ６２は、これらの間に圧縮機１５又はその他からの空気２０の流れのための流路６４を形成することができる。本明細書において、あらゆる数の燃焼器２５を缶アニュラ形アレイなどの形態で使用することができる。本明細書で説明する燃焼器２５は、例証の目的のものである。他の構成要素及び他の構成を有する燃焼器を本明細書で使用してもよい。
【００１５】
図３は、燃焼器２５などと共に使用することができるマイクロミキサ燃料ノズル６６の一部を示している。マイクロミキサ燃料ノズル６６は、燃料管体７０の周りに位置付けられた幾つかのマイクロミキサ管体６８を含むことができる。マイクロミキサ管体６８は、一般に、実質的に均一な直径を有することができ、環状の同心列の形態で配列することができる。本明細書では、あらゆる数のマイクロミキサ管体６８が、あらゆるサイズ、形状、又は構成で使用することができる。マイクロミキサ管体６８は、燃料プレート７２を介して燃料管体７０からの燃料７０の流れ及び流路６４を介して圧縮機１５からの空気２０の流れと連通することができる。少容積の燃料３０の流れ及び少容積の空気２０の流れは、各マイクロミキサ管体６８内で混合することができる。混合した燃料−空気流は、燃焼ゾーン６０内での燃焼のために下流方向に流れ、上述のようにタービン４０で使用することができる。本明細書では他の構成要素及び他の構成を使用してもよい。
【００１６】
図４は、本明細書で説明することができる燃焼器１００の１つの実施例を示している。燃焼器１００は、幾つかのマイクロミキサ燃料ノズル１２０及び同様のものが位置付けられたマイクロミキサ燃焼器１１０とすることができる。マイクロミキサ燃料ノズル１２０は、上述したものと同様とすることができる。マイクロミキサ燃料ノズル１２０は、扇形形状又は円形形状、及び／又はあらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。同様に、マイクロミキサノズル１２０は、その内部にあらゆる構成であらゆる数のマイクロミキサ管体を含むことができる。マイクロミキサ燃料ノズル１２０は、共通の燃料管体１２５と連通することができる。共通の燃料管体１２５は、その内部に１つ又はそれ以上の燃料回路を保持することができる。従って、複数の燃料回路は、マイクロミキサ燃料ノズル１２０の多段化を可能にすることができる。マイクロミキサ燃料ノズル１２０は、キャップ組立体１３０又は同様の構造体内に装着することができる。キャップ組立体１３０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。キャップ組立体１３０は、従来型のシール１３５及び同様のもので囲むことができる。
【００１７】
上述したものと同様に、燃焼器１００は、そのヘッド端部１５０にある端部カバー１４０から延びることができる。ライナ１６０は、マイクロミキサ燃料ノズル１２０と共にキャップ組立体１３０及びシール１３５を囲むことができる。ライナ１６０は、キャップ組立体１３０の下流側に燃焼ゾーン１７０を定めることができる。ライナ１６０は、ケース１８０によって囲むことができる。ライナ１６０、ケース１８０、及び流れスリーブ（図示せず）は、これらの間に圧縮機１５又はその他からの空気２０の流れのための流路１９０を形成することができる。ライナ１６０、燃焼ゾーン１７０、ケース１８０、及び流路１９０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。本明細書において、あらゆる数の燃焼器１００を缶アニュラ形アレイなどの形態で使用することができる。他の構成要素及び他の構成もまた本明細書で使用することができる。
【００１８】
燃焼器１００はまた、可変容積燃焼器１９５とすることができる。従って、可変容積燃焼器１９５は、線形アクチュエータ２００を含むことができる。線形アクチュエータ２００は、端部カバー１４０の周りでその外側に位置付けることができる。線形アクチュエータ２００は、従来型設計のものとすることができ、直線又は軸方向移動を行うことができる。線形アクチュエータ２００は、機械的、電気機械的、圧電的、空気圧式、油圧式、及び／又はこれらの組み合せで作動させることができる。例証として、線形アクチュエータ２００は、油圧シリンダ、ラックアンドピニオンシステム、ボールスクリュー、ハンドクランク、又は制御された軸方向移動を与えることができるあらゆる形式の装置を含むことができる。線形アクチュエータ２００は、システムフィードバック及び同様のものに基づいた動的作動のためのガスタービン全体の制御装置と通信することができる。
【００１９】
線形アクチュエータ２００は、駆動ロッド２１０及び同様のものを介して共通の燃料管体１２５と連通することができる。駆動ロッド２１０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。共通燃料管体１２５は、共に移動させるために駆動ロッド２１０の周りに位置付けることができる。従って、線形アクチュエータ２００、駆動ロッド２１０、及び共通燃料管体１２５は、ライナ１６０の長さに沿ってマイクロミキサノズル１２０と共にキャップ組立体１３０をあらゆる好適な位置に軸方向に操作することができる。共通燃料管体１２５の内の複数の燃料回路は、燃料ノズルの多段化を可能にすることができる。他の構成要素及び他の構成もまた、本明細書で使用することができる。
【００２０】
使用時には、線形アクチュエータ２００は、ライナ１６０の容積に対してヘッド端部１５０の容積を変えるようにキャップ組立体１３０を操作することができる。従って、ライナ容積（並びに燃焼ゾーン１７０の容積）は、ライナ１６０に沿ってマイクロミキサ燃料ノズル１２０を延伸又は後退させることによって減少又は増加させることができる。更に、キャップ組立体１３０は、システム全体の圧力低下を変えることなく操作することができる。一般的な燃焼器システムは、全体の圧力低下が変わる場合がある。しかしながら、このような圧力低下は一般的に、内部の構成要素の冷却に影響を及ぼす。更に、圧力低下におけるバラツキは、燃焼ダイナミックスの制御の問題を生じる可能性がある。
【００２１】
上流及び下流側容積を変えることにより、全体の反応滞留時間の変化、従って、窒素酸化物、一酸化炭素、及び他の種類のエミッションの全体のエミッションレベルの変化がもたらされる可能性がある。一般的に説明すると、反応滞留時間は、ライナ容積と直接相関性があり、従って、本明細書では、所与の運転モードに対するエミッション要件に適合するように調整することができる。更に、滞留時間の変化はまた、ヘッド端部及びライナ容積が変化すると、全体の音響挙動が変化する可能性がある点でターンダウン及び燃焼器動特性に影響を及ぼす可能性がある。
【００２２】
例えば、短い滞留時間は一般に、ベース負荷で少ない窒素酸化物レベルを確保するために必要とすることができる。その逆に、長い滞留時間は、少ない負荷条件で一酸化炭素レベルを低下させるのに必要とすることができる。従って、本明細書で説明する燃焼器１００は、全体のシステム圧力低下にバラツキがない状態で調整可能な燃焼器として最適なエミッション及び動特性軽減をもたらす。具体的には、本明細書において、燃焼器１００は、燃焼器１００を調整して燃料多段化に影響を及ぼすことなく最少の動的応答をもたらすように、容積を能動的に変える能力を提供する。
【００２３】
本明細書で説明する線形アクチュエータ２００は、キャップ組立体１３０におけるマイクロミキサ燃料ノズル１２０をグループとして操作するように示されているが、マイクロミキサ燃料ノズル１２０を個々に操作してノズル多段化を提供するために、複数の線形アクチュエータ２００を使用してもよい。この実施例では、個々のマイクロミキサ燃料ノズル１２０は、これらの間で且つキャップ組立体１３０に対して追加のシールを提供することができる。本明細書は、回転機械装置も使用することができる。更に、非マイクロミキサ燃料ノズルも本明細書で使用することができ、及び／又は非マイクロミキサ燃料ノズル及びマイクロミキサ燃料ノズルを本明細書で同時に使用することもできる。他の形式の軸方向移動装置もまた本明細書で使用することができる。本明細書で他の構成要素及び他の構成を使用してもよい。
【００２４】
図５及び図６は、燃焼器１００及び同様のものと共に使用することができるプレノズル燃料噴射システム２２０の１つの実施例を示している。燃料ノズル１２０の各々は、プレノズル燃料噴射システム２２０に取り付けることができる。プレノズル燃料噴射システム２２０は、燃料ノズルマニホルド２３０を含むことができる。燃料ノズルマニホルド２３０は、共通燃料管体１２５と連通することができ、上述したように駆動ロッド２１０を介して操作することができる。燃料ノズルマニホルド２３０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。
【００２５】
プレノズル燃料噴射システム２２０の燃料ノズルマニホルド２３０は、中央ハブ２４０を含むことができる。中央ハブ２４０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。中央ハブ２４０は、その内部に幾つかの異なる流れを受け入れることができる。プレノズル燃料噴射システム２２０の燃料ノズルマニホルド２３０は、中央ハブ２４０から延びる幾つかの支持ストラット２５０を含むことができる。あらゆる数の支持ストラット２５０を使用することができる。支持ストラット２５０は、実質的に空気力学的曲線輪郭形状２５５を有することができるが、本明細書であらゆるサイズ、形状、又は構成を使用することができる。具体的には、支持ストラット２５０の各々は、上流側端部２６０、下流側端部２７０、第１の側壁２８０、及び第２の側壁２９０を含むことができる。支持ストラット２５０は、中央ハブ２４０からキャップ組立体１３０まで半径方向に延びることができる。各支持ストラット２５０は、燃料ノズル１２０の１つ又はそれ以上と連通し、これらに対して燃料３０の流れを提供することができる。燃料ノズル１２０は、支持ストラット２５０の各々の下流側端部２７０から軸方向に延びることができる。他の構成要素及び他の構成も本明細書で使用することができる。
【００２６】
図７は、本明細書で説明することができる入れ子式燃料マニホルドシステム３２０を示している。入れ子式燃料マニホルドシステム３２０は、プレノズル燃料噴射システム２２０又は他の形式の燃料噴射システムと協働して、燃料ノズル１２０に向けて燃料３０の１つ又はそれ以上の流れを安全に送給することができる。更に、入れ子式燃料マニホルドシステム３２０はまた、線形アクチュエータ２００及び駆動ロッド２１０と協働して、端部カバー１４０を通る貫通数を制限しながら、キャップ組立体１３０内の燃料ノズル１２０の軸方向移動を受け入れることができる。
【００２７】
入れ子式燃料マニホルドシステム３２０は、入れ子式燃料マニホルド３３０を含む。入れ子式燃料マニホルド３３０は、共に移動するようにヘッド端部１５０にある端部カバー１４０の外側の線形アクチュエータ２００の周りに位置付けることができる。入れ子式燃料マニホルド３３０は、幾つかの燃料回路接続部３４０を含むことができる。あらゆる数の燃料回路接続部３４０を使用することができる。燃料回路接続部３４０は、同じ又は異なる種類の燃料３０の流れと連通し、本明細書においける燃料柔軟性をもたらすことができる。燃料回路接続部３４０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。
【００２８】
入れ子式燃料マニホルド３３０の燃料回路接続部３４０の各々は、入れ子式燃料供給回路３５０と連通することができる。この実施例では、３つの入れ子式燃料供給回路３５０、すなわち、第１の入れ子式燃料供給回路３６０、第２の入れ子式燃料供給回路３７０、及び第３の入れ子式燃料供給回路３８０が示されている。しかしながら、あらゆる数の入れ子式燃料供給回路３５０を本明細書で使用することができる。入れ子式燃料供給回路３５０は、第１の入れ子式燃料供給回路３６０が第２の入れ子式燃料供給回路３７０の内部に位置付けられ、該第２の入れ子式燃料供給回路３７０が第３の入れ子式燃料供給回路３８０の内部に位置付けられるように、互いの内部に環状に入れ子にすることができる。燃料送給シール３９０は、入れ子式燃料供給回路３５０の各々を分離することができる。入れ子式燃料供給回路３５０の各々は、可撓性ホース及び同様のものの形態をとることができる。入れ子式燃料供給回路３５０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。入れ子式燃料供給回路は、全体で共通燃料管体１２５として機能する。他の構成要素及び他の構成を本明細書で使用することができる。
【００２９】
図８及び図９は、燃焼器１００及び同様のものに使用することができる空気バイパスシステム８００の実施例を示している。空気バイパスシステム８００は、ライナ１６０を貫通して位置付けられた幾つかの空気バイパス孔８１０を含むことができる。空気バイパス孔８１０は、キャップ組立体１３０の後方端部８２０の周りでライナ１６０を貫通して位置付けることができる。空気バイパス孔８１０は、単一の列８３０又は複数の列８３０で位置付けることができ、多段化を形成するように軸方向に配列することができる。空気バイパス孔８１０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。本明細書では、様々なサイズ、形状、及び構成を有する空気バイパス孔８１０があらゆる配向で共に用いることができる。あらゆる数の空気バイパス孔８１０を本明細書で使用することができる。他の構成要素及び他の構成も本明細書で使用することができる。
【００３０】
この実施例では、キャップ組立体１３０に上のシール１３５は、フラシール８４０及び同様のものの形態とすることができる。一般的に定義されるように、フラシール８４０は、２つの同心ダクト間の滑り界面又は環状ギャップをシールするのに使用されるフィンガシール又はリーフスプリングとすることができる。他の形式のシール１３５及びシーリング機構を本明細書で使用することができる。本明細書では、あらゆる数のフラシール８４０が、あらゆるサイズ、形状、又は構成で使用することができる。フラシール８４０は、キャップ組立体１３０の後方端部８２０周りに位置付けることができる。このような位置付けにより、ライナ１６０の高温表面上の熱障壁コーティング８５０及び同様のものに対する可能性のある損傷が防止される。他の構成要素及び他の構成を本明細書で使用することができる。
【００３１】
図８は、閉鎖位置８６０にある空気バイパスシステム８００を示している。具体的には、キャップ組立体１３０が、ライナ１６０の内部で下流方向に進められると、フラシール８４０は、そこを通る空気２０の流れを阻止する。図９は、開放位置８７０にある空気バイパスシステムを示している。この位置では、フラシール８４０は、キャップ組立体１３０が完全な後方位置８８０まで後退した時に空気バイパス孔８１０の上流側にある。完全後方位置８８０は、最大燃焼器容積、従って、最長滞留時間をもたらす。空気バイパス孔８１０が開いた状態では、空気２０の流れのバイパス部分８９０は、そこを通って流れて燃料ノズル１２０をバイパスすることができる。空気バイパス孔８１０は、所定容積のバイパス部分８９０がそこを通って流れるのを可能にするように構成することができる。
【００３２】
空気２０の流れのバイパス部分８９０の使用により、より少ない燃料３０の流れを燃料ノズル１２０に供給できるようになる。従って、空気バイパスシステム８００は、安定的な火炎性能のために燃料ノズル１２０に対して同じ燃空比を維持しながら、燃焼器１００を極めて低いポイントまでターンダウンすることを可能にする。更に、空気バイパスシステム８００は、バイパス部分８９０を中央ノズルから放出して一酸化炭素の生成を制御することによって、全体的なエミッションコンプライアンスを改善することができる。フラシール８４０はまた、所定数のバイパス孔８１０だけが開くように位置付けられ、バイパス部分８９０の容積を変更し、従って燃料ノズル１２０に向ける燃空比を変えるようにすることができる。空気バイパスシステム８００は、線形アクチュエータ２００を介してフラシール８４０及びキャップ組立体１３０の位置を変えることによって、バイパス部分８９０の容積を正確に制御することができる。従って、空気バイパスシステム８００は、空気バイパス孔８１０の一部の上流側でフラシール８４０によりあらゆる数の部分的開放位置を有することができる。
【００３３】
従って、空気バイパスシステム８００は、全体的に堅牢なシステムのための追加の構成要素を使用することなく、ターンダウン性能を向上させた燃焼器１００を提供する。空気バイパスシステム８００は更に、ターンダウン、エミッションコンプライアンス、及び動特性軽減を更に可能にする。従って、燃焼器１００は、比較的低負荷にて必要なパラメータ内で作動させることができる。
【００３４】
上記のことは、本出願及びその結果として得られる特許の特定の実施形態にのみに関連している点を理解されたい。添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の全体的な技術的思想及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ガスタービンエンジン
１５  圧縮機
２０  空気
２５  燃焼器
３０  燃料
３５  燃焼ガス
４０  タービン
４５  シャフト
５０  負荷
５２  端部カバー
５４  移行部品
５６  燃料ノズル
５８  ライナ
６０  燃焼ゾーン
６２  燃料スリーブ
６４  流路
６６  マイクロミキサ燃料ノズル
６８  混合管体
７０  燃料管体
７２  燃料プレート
１００  燃焼器
１１０  マイクロミキサ燃焼器
１２０  燃料ノズル
１２５  燃料管体
１３０  キャップ組立体
１３５  シール
１４０  端部カバー
１５０  ヘッド端部
１６０  ライナ
１７０  燃焼ゾーン
１８０  ケース
１９０  流路
１９５  可変容積燃焼器
２００  線形アクチュエータ
２１０  駆動ロッド
２２０  プレノズル燃料噴射システム
２３０  燃料マニホルド
２４０  中央ハブ
２５０  支持ストラット
２５５  曲線輪郭形状
２６０  上流側端部
２７０  下流側端部
２８０  第１の側壁
２９０  第２の側壁
３００  燃料噴射孔
３１０  プレノズル流れ
３２０  入れ子式燃料マニホルドシステム
３３０  入れ子式燃料マニホルド
３４０  燃料回路接続部
３５０  入れ子式燃料供給回路
３６０  第１の入れ子式燃料供給回路
３７０  第２の入れ子式燃料供給回路
３８０  第３の入れ子式燃料供給回路
３９０  燃料送給シール
４００  可撓性ホース
４１０  入口ポート
４２０  支持構造体
４３０  片持ち形状
４４０  シールフランジ
４５０  ロッドアパーチャ
４６０  シール
４８０  空力燃料フランジ
４９０  曲線輪郭形状
５００  航空機用燃料フランジ
５１０  扁平形状
５２０  円錐線形支持体
５３０  流れスリーブ
５４０  流路
５５０  円錐体
５６０  ライナフランジ
５７０  円錐方向溝
５８０  流れスリーブフランジ
５９０  半径方向リップ
６００  保持ピンアパーチャ
６１０  保持ピン
６２０  ウィンドウ
６３０  フィルタスクリーン
６５０  翼形部本体
６６０  空力取り付けセクション
６７０  第１のビルトアップ区域
６８０  第２のビルトアップ区域
６９０  半円錐形状
７００  燃料ポート
７１０  ボルト孔
７２０  均一な翼形部形状
７２５  切頭部分
７３０  追加材料
７４０  燃料コア
７５０  中央ノズル
７６０  外側ノズルの第１のセット
７７０  外側ノズルの第２のセット
８００  空気バイパスシステム
８１０  空気バイパス孔
８２０  後方端部
８３０  列
８４０  フラシール
８５０  ＴＢＣ
８６０  閉鎖位置
８７０  開放位置
８８０  完全後方位置
８９０  バイパス部分
【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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