(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（35）の壁（70）の開口により位置決めされるとともに固定され、かつ、イグナイタプラグ（105）を内部に収容する略円筒形のスリーブ（125）と、前記スリーブ内に収容され、前記スリーブの内側に沿って前記イグナイタプラグの横側面に係合するブッシング（155）を有するガイド（120）において、
前記スリーブ（125）の末端には、中空で、スロットを有し、かつ、フランジを有する基部（135）が設けられており、
前記ブッシングは、前記フランジ付きのスリーブ基部（135）の前記スロットに収容されるラグ（165）を有するフランジ付き基部（160）を有していて、前記ブッシングと前記スリーブとの間の相対回転を防止して、相対回転による前記イグナイタプラグへの損傷を防止するようになっているガスタービンエンジン（５）の燃焼器（35）に用いられるイグナイタプラグ用ガイド（120）。
【請求項２】
前記ブッシング基部（160）は、対向した複数の広がった面、すなわち主面の間に収容されるようになっており、かつ、このための前記中空スリーブ基部（135）の対応した対向する主面と面接触しつつ、スライド可能に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のガイド。
【請求項３】
前記ブッシング基部（160）の主面と、前記中空スリーブ（135）の複数の対向した主面の内側には、耐摩耗性コーティングが施されていることを特徴とする請求項２に記載のガイド。
【請求項４】
前記耐摩耗性コーティングは、主成分が、クロムカーバイドとニッケル−クロム合金との混合物を含有していることを特徴とする請求項３に記載のガイド。
【請求項５】
前記ブッシングの高さと、前記ブッシングのフランジ付き基部の主面の幅との比が、約0.375と約0.600の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のガイド。
【請求項６】
前記ラグ（165）は、外向先端を有していることを特徴とする請求項１に記載のガイド。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ガスタービンエンジン燃焼器に関し、より詳細には、ガスタービンエンジン燃焼器のためのイグナイタプラグガイドに関する。
背景技術
典型的なガスタービンエンジンバーナは、燃焼チャンバを有しており、この燃焼チャンバ内では、エンジンの圧縮機により圧縮された空気が燃料と混合される。その混合物が燃焼されることで、上記エンジンを通過する上記空気の運動エネルギが増加し、有益な推力を発生させている。イグナイタプラグは、通常の自動車のスパークプラグと同様の機能を果たし、上記燃焼を開始させるための電気的スパークを与えるようになっている。上記イグナイタプラグは、典型的には、ネジの形成された基部を有しており、この基部は、上記エンジンのディフューザケース内の対となるネジが形成されたホールに収容され、上記燃焼チャンバに上記プラグが取り付けられるようになっている。上記イグナイタプラグは、上記燃焼チャンバの壁にあるホールを通して延びており、電気的スパークを形成する上記プラグの先端は、燃料と空気との混合物の流路内に配設されるようになっていて、エンジンスタートアップ時に上記混合物を電気的に着火するようになっている。
上記イグナイタプラグと、上記燃料ノズルと種々のエアインレット装置等に上記適切な配置を保持させるとともに、上記プラグをバーナアッセンブリの上記燃焼チャンバに挿入するのを補助し、さらには、それらのメンテナンスのため、例えば、フランス特許第2,390,588号などに開示されているイグナイタプラグガイドが、上記燃焼チャンバ壁内のホールに配設されており、それを通して上記イグナイタプラグが延びている。
ガスタービンエンジンの燃焼チャンバ内の環境が、極めて過酷であることが知られている。上記空気と燃料との混合物は上記燃焼チャンバ内で約2100℃（3800゜F）の高温で燃焼し、大きな熱劣化を生じさせるとともに、上記燃焼チャンバ壁には熱応力が加えられることになる。さらには、上記空気−燃料混合物が大きな流速を有していることやその燃焼に加え、上記エンジンのファン、圧縮機及びタービン等の回転運動は、上記燃焼チャンバ壁に対して大きな振動を与える。上記燃焼チャンバが受ける大きな上記熱応力と振動とは、当然ながら上記イグナイタプラグも受けることになる。従来のイグナイタプラグガイドは、多くの場合、上記ガイドを大きく振動や回転運動をさせずに、上記した過酷な振動及び熱的条件に適切に適切な耐久性を与えることができなかった。この運動は、ノズルや、エア用アパーチャ等といった上記燃焼チャンバの別の部品に対して、上記イグナイタプラグを配列をくるわせることになるばかりでなく、上記プラグと上記ガイドとの間で互いに相対的に振動や回転することで上記イグナイタのバレルに損傷を与えてしまうことになっていた。
発明の開示
従って、本発明の第一の目的は、ガスタービンエンジン燃焼器のイグナイタプラグのガイドを改善することにある。上記ガイドは、上記ガスタービンエンジン燃焼器の受ける極限的な熱と、振動と、に耐えて、上記ガイド内に配設されている上記イグナイタプラグの損傷リスクを最小限にとどめるものである。
本発明によれば、ガスタービンエンジン燃焼チャンバ用の改善されたイグナイタプラグガイドを提供することができ、このイグナイタプラグガイドには、上記イグナイタプラグが収容されるブッシングが備えられている。このブッシングは、また、上記燃焼チャンバ壁へと上記ガイドを取り付けているスリーブに固定されており、このブッシングは、振動と、熱と、が影響しても上記スリーブとプラグとに対して回動しないようになっている。上記ブッシングは、上記イグナイタプラグに対して回動しないようにされている。このため上記ブッシングが上記イグナイタに対して回動することによる上記イグナイタプラグのダメージは避けられることになる。上記ブッシングは、長く延ばされており、上記イグナイタプラグは、上記ブッシングによって、イグナイタプラグの側面の広がった部分に沿って保持されるようになっている。この様にすることで、さらに上記ガイドの振動による損傷を最小とすることができる。上記ブッシングはまた、複数の対向する広がった面、すなわち主面に沿って当接するようになったフランジのついた基部を有していて、このフランジ面は、上記スリーブ内の広がった中空の基部と面接触することで、さらに振動を減少させつつ、上記２つの部品が互いに運動するようになっている。上記ブッシング基部と、スリーブ基部の上記当接する各面とは、上記イグナイタプラグに接触する上記ブッシングの上記イグナイタ表面と同様、寿命を延ばすために、硬度が高められている。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の上記イグナイタプラグを用いたガスタービンエンジンの概略的な断面立面図である。
図２は、図１に示したエンジンのバーナの一部を立面断面図とし、本発明の上記イグナイタプラグガイドを示したものである。
図３は、本発明の上記イグナイタプラグガイドを分解して示した等角図である。
図４は、本発明の上記イグナイタプラグガイドを上記バーナの燃焼チャンバ壁に取り付けた所を示す等角図である。
図５は、本発明に上記イグナイタプラグガイドを示した等角図であり、第一の相対的配置において上記イグナイタプラグガイドの複数の部品を示した等角図である。
図６は、図５と同様に複数の上記イグナイタプラグ部品を第二の相対的配置において示した等角図である。
図７は、図６と同様に、本発明の上記イグナイタプラグガイドを示した図であり、別の燃焼器壁構造体に取り付けられているところの一部を示した立面断面図である。
発明の最良の実施態様と、発明の産業上利用性
図１には、ガスタービン駆動機械５を示す。この駆動機械５は、ナセル15内に配設されたエンジン10を有しており、このナセル15は、パイロン25によって機体（図示せず）の翼20に取り付けられている。当業界で周知のように、エンジン10は、上記ナセル入り口を通過してくるラムエアを受け入れ、かつ、該エアを圧縮するための圧縮機30を有している。上記エアは、このエアが、燃料と混合され、上記混合物が着火されるバーナ35へと吐出され、上記エンジンを通して流れる上記空気流に運動エネルギを与えるようになっている。上記空気−燃料混合物が燃焼して発生する生成物は、上記バーナから吐出され、高圧タービン40のロータブレードに衝突する。この高圧タービン40は、軸方向のドライブシャフト50によって上記圧縮機の高圧領域に連結されている。上記バーナ領域35からの燃焼生成物は、また、低圧タービン55のロータブレードに衝突する。この低圧タービン55は、同軸のドライブシャフト60によって上記圧縮機の低圧領域に連結されていて、上記コンプレッサとファンとを駆動する駆動力を与えている。上記駆動機械によって得られる全推力は、上記エンジンの推力と、上記ファンから吐出される空気によって得られる推力との合計となっている。上記駆動機械５の上記構造と運転については、当業界では良く知られたものである。
図２には、バーナ35が、環状の燃焼室65を有しているのが示されており、この環状の燃焼室65は、それぞれ内側壁70と外側壁75とを有しており、それらの前部端がドーム80によって連結され、かつ、通常では、一体となった平らな隔壁85と、燃料ノズル95が通って延ばされる複数の開口90とを有している。複数の開口90は、また、燃焼空気（矢印97で示される）を、上記燃焼器の内部へと通過させるようになっていて、ノズル95によって供給される燃料の燃焼を保持するようになっている。ノズルガイドの構造体100は、上記バーナの組立の際に隔壁85を通して上記燃料ノズル95の挿入をガイドするために備えられている。
上記空気と燃料との混合物を、上記燃焼チャンバ内でエンジンスタートアップに際して着火するのは、マウント115にネジ止めされてディフューザケース110に固定されたイグナイタプラグ105によって行われる。上記イグナイタプラグと、上記燃焼チャンバとの配列は、本発明のイグナイタプラグガイド120によって行われ、このイグナイタプラグガイドは、また、上記イグナイタプラグを上記バーナの組立に際して上記燃焼チャンバの内側へとガイドするようになっている。
図３には、イグナイタガイド120を示すが、このイグナイタガイド120は、傾斜した外側端130を有するほぼ円筒形のスリーブ125を有しており、このスリーブ125は、上記燃焼器壁に配列されていて、中空スロットが設けられたフランジつき基部135が端部を形成している。図３に最も良く示されているが、基部135は、その外側端においてスリーブ125に溶接などによって固定されているフランジ140を有している。また、このフランジ140は、下方向に曲がった端部145を有している。スロットを有する環状の部材150は、下側に曲がった端部145に溶接などによって取り付けられていて、上記基部を閉塞させている。
基部135に収容されているブッシング155は、フランジが付けられた、ほぼ環状の基部160を有している。こぼ環状の基部160には、ラグ（lug）165が取り付けられていて、このラグは、先端部を有したボート型の外向先端を有している。また、この外向先端は、溶接等によって上記基部160の下部面である末端部に取り付けられている。図４〜図６において最も良く示されているように、ブッシング155は、スリーブ125内に収容されているとともに、ブッシング基部は、中空スリーブ基部135に収容され、上記ラグ165が、上記環状部材150のスロット内に収容されるようになっている。
上記ブッシングの外径は、実質的に上記スリーブの外径よりも小さく、上記ブッシング基部の外径は、実質的に上記中空スリーブ基部の内径よりも小さいので、上記ブッシングは、軸方向にスライドできる（エンジン５に対して）。ラグ165と基部160のスロットとを位置合わせすることで、上記ブッシングが、上記スリーブ内で回転することと、上記ブッシングの回転に付随する上記プラグの損傷が防止できることになる。上記スリーブ内で上記ブッシングが運動するようにしているのは、上記エンジンの通常運転中での熱応力を適宜開放させるためである。また、上記燃焼器壁を通して上記イグナイタプラグを挿入する際の容易性を向上させることによって、エンジンの組立を容易にするためでもある。上記ラグ165の外向先端部は、上記ブッシングが、上記スリーブに対してわずかな角度で回動できるようにしていて、運動に自由度をあたえているとともに、図６の様に上記ブッシングと上記スリーブとが互いに配列された場合には、本明細書で開示されるような上記ラグ長さによって安定性に影響しないようにされている。
上記ガイドの振動による上記プラグの損傷は、また、ブッシングの広がった部分によっても最低限とされており、この広がった部分か、高さの約1.67倍から2.67倍の上記基部160の幅とされている。この広がった部分は、上記イグナイタプラグの横側面に沿って振動の力を均等に分散させるばかりでなく、上記ブッシングが、バーナの振動によってどのような横揺れ運動もしないようにするものである。
ブッシング基部160は、複数の対向した主面の間に収容され、かつ、対応する上記スリーブ基部の対向する内側の主面と、面と面が互いに接触するように保持されるようになっている。この様にすることによって、上記ブッシングが、上記燃焼器の振動によって前後に移動するのを低減させることができるとともに、上記イグナイタプラグの横側面に付随して発生する損傷も低減することができる。
上記スリーブと上記ブッシングとのそれぞれの主面は、上記ブッシング自体の内側面とともに、ほぼクロムカーバイド（chromium carbide）75％と、ニッケル80％−クロム20％合金を25％とを含有する混合物を表面にプラズマコーティングして得たコーティングなどの耐摩耗性コーティングによって強化されていても良い。
図２にも示すように、上記イグナイタプラグガイドは、取り付け部材によって、溶接、又は、適切な拡散接着技術によって燃焼器の壁70に取り付けられており、これらは、上記燃焼器壁や上記ガイドの材質に応じて決定される。当業者によれば、図２に示すような上記燃焼器壁は、FLOATWALL（登録商標）であることが理解されるであろうが、これは、米国特許第4,302,941号に開示の２重壁構造になった本願の譲受人であるユナイテッドテクノロジーズ社のプラット＆ホイットニー部門によって製造され、現代の航空機用ガスタービンエンジンに使用されているものである。しかしながら、図７に示すように、本発明の上記ガイドは、また、現行の航空機用ガスタービンエンジンとして、プラット＆ホイットニー部門が製造している、譲受人であるユナイテッドテクノロジー社の米国特許第4,302,941号に開示の板状、すなわち“ダブルパス（DOUBLE PASS）”燃焼器壁でも使用できる。
本発明の上記イグナイタプラグガイドは、特定の実施例を用いて説明を行ってきたが、当業者によれば、種々の変更を加えることが可能である。例えば、スリーブ125端部の傾斜は、異なる形状の燃焼器に応じて上記燃焼器の角度配向に適合するように変更を加えることもできる。後述する請求項は、当業者によって行われることのある上記及びその他の変更を包含するものであり、いずれも本発明の範囲及び趣旨に含まれるものである。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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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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