(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジンの燃焼アセンブリを提供する。【解決手段】本開示は、ガスタービンエンジン（１０）用の燃焼器アセンブリ（５０）に関する。燃焼器アセンブリ（５０）は、ガスタービンエンジン（１０）の中心線軸（１２）の周りに少なくとも部分的に円周方向に配置された螺旋状のスクロールピッチ軸（１１）を画定する渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を含み、壁付きエンクロージャ（１１０）は、ピッチ軸（１１）の周りに画定され、壁付きエンクロージャ（１１０）は、内部に燃焼室（６２）を画定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線軸（１２）を画定するガスタービンエンジン（１０）であって、前記ガスタービンエンジン（１０）は、
前記ガスタービンエンジン（１０）の中心線軸（１２）の周りに少なくとも部分的に円周方向に配置された螺旋状のスクロールピッチ軸（１１）を画定する渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を含む燃焼器アセンブリ（５０）を含み、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記ピッチ軸（１１）の周りに画定され、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、内部に燃焼室（６２）を画定する、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
前記燃焼器アセンブリ（５０）の前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記燃焼室（６２）をスクロール輪郭として画定し、前記燃焼室（６２）を画定する前記壁付きエンクロージャ（１１０）の断面積（１０２、１０４）は下流方向に沿って減少し、前記ピッチ軸（１１）に沿って前記燃焼室（６２）を通る燃焼ガスの流れの下流にほぼ一定の速度を提供する、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項３】
前記ピッチ軸（１１）は、前記軸方向に沿ってさらに延在し、前記ピッチ軸（１１）は、前記ガスタービンエンジン（１０）の前記中心線軸（１２）の周りに螺旋を画定する、請求項１または２に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項４】
前記燃焼器は、前記燃焼室（６２）の上流端に対して前記軸方向に沿った長さに沿って減少する、前記中心線軸（１２）に対する前記ピッチ軸（１１）の半径を画定し、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記軸方向に沿って減少する前記燃焼室（６２）の断面積（１０２、１０４）を画定する、請求項３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項５】
前記燃焼器アセンブリ（５０）は、
前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を取り囲む外側ケーシング（１２０）をさらに含み、前記外側ケーシング（１２０）は、前記壁付きエンクロージャ（１１０）の上流端と流体連通する入口開口部（１２５）を画定し、前記外側ケーシング（１２０）は、前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を取り囲む圧力プレナム（１１５）を画定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項６】
前記燃焼器アセンブリ（５０）の前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記圧力プレナム（１１５）と流体連通する１つまたは複数の希釈開口部（１０６，１０８）を画定する、請求項５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項７】
前記タービン部（７５）の上流の前記燃焼室（６２）と流体連通する前記燃焼器アセンブリ（１０９）の下流に配置されたタービン部（７５）をさらに含む、請求項５または６に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項８】
前記タービン部（７５）は、前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）に結合され、前記燃焼室（６２）の下流端に配置された第１のベーンアセンブリ（７７）を含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項９】
前記第１のベーンアセンブリ（７７）は、前記中心線軸（１２）の周りの隣接する円周方向配置で複数の翼形部を含む、請求項８に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１０】
前記複数の翼形部は非対称円周方向配置であり、前記複数の翼形部の非対称円周方向配置は、燃焼ガスの下流の流れのほぼ一定の軸方向速度を提供する、請求項９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１１】
圧縮機部（２５）の下流の前記圧力プレナム（１１５）と流体連通する前記燃焼器アセンブリ（５０）の上流の前記圧縮機部（２５）をさらに含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１２】
前記圧縮機部（２５）は、遠心圧縮機を画定する、請求項１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１３】
前記ガスタービンエンジン（１０）は、単一の渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を画定する単一の燃焼器アセンブリ（５０）を含む、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１４】
前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記壁付きエンクロージャ（１１０）の上流端に配置された端壁（１０５）を画定する、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１５】
前記壁付きエンクロージャ（１１０）の前記端壁（１０５）を少なくとも部分的に貫通して配置された燃料噴射器アセンブリ（１０９）をさらに含み、前記燃料噴射器アセンブリ（１０９）は、ほぼ前記ピッチ軸（１１）に沿って配置される、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般的にガスタービンエンジンの燃焼アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、それらが作動する装置（例えば、固定翼または回転翼の航空機推進、補助動力装置、陸上または海上の車両推進、ミサイル推進など）に基づいて空間制限されている。特定のガスタービンエンジンは、半径方向または軸方向の突出部または非軸対称特徴部を制限または除去するように、他のものよりも空間制限されている。
【０００３】
例えば、小型のガスタービンエンジン（例えば、約５００軸馬力以下のエンジンを製造するもの）では、部品サイズおよびコストの実際的な考慮により燃料噴射器などの部品が制限される。ライナー上の燃料通路サイズおよび計量オリフィス面積などの寸法は、実用的な製造公差を許容するには小さすぎる可能性があり、そのため、閉塞、目詰まり、またはその他の障害になりやすく、性能、効率、操作性を低下させたり、メンテナンスおよび運転コストを増加させたりして、全体的な燃焼器とエンジンの故障をまねくおそれがある。さらに、噴射器が小さくなるにつれて燃料噴射器の単価が実質的に低くなることはないので、複数の燃料噴射器設計は、小型ガスタービンエンジンのコスト目標を達成する上で重要な制限要因となるので望ましくない。
【０００４】
小型ガスタービンエンジンのための公知の解決策は、実用的な製造寸法および公差を有するのに十分な大きさの単一の燃料噴射器を有する単一の缶燃焼器である。しかしながら、公知の缶燃焼器は、他の軸対称の装置からの燃焼器の半径方向および／または軸方向の突出部を提供し、したがってエンジンの半径方向および／または軸方向の寸法を増加させるので望ましくない。さらに、公知の燃焼器は、空気を環状圧縮機出口から円筒形缶燃焼器に導くために必要とされる半径方向および／または軸方向に突出するダクトを含む場合がある。
【０００５】
したがって、改善されたガスタービンエンジンの半径方向および／または軸方向の実装を提供するガスタービンエンジンが必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。
【０００７】
本開示は、ガスタービンエンジン用の燃焼器アセンブリに関する。燃焼器アセンブリは、ガスタービンエンジンの中心線軸の周りに少なくとも部分的に円周方向に配置された螺旋状のスクロールピッチ軸を画定する渦巻壁付きエンクロージャを含む。壁付きエンクロージャは、ピッチ軸の周りに画定され、その内部に燃焼室を画定する。
【０００８】
一実施形態では、壁付きエンクロージャは、燃焼室をスクロール輪郭として画定し、壁付きエンクロージャによって画定された燃焼室の断面積は下流方向に沿って減少し、ピッチ軸に沿って燃焼室を通る燃焼ガスの流れの下流にほぼ一定の軸方向速度を提供する。
【０００９】
様々な実施形態では、ピッチ軸は、軸方向に沿ってさらに延在し、ピッチ軸は、ガスタービンエンジンの中心線軸の周りに螺旋を画定する。一実施形態では、燃焼器は、燃焼室の上流端に対して軸方向に沿った長さに沿って概して減少する、中心線軸に対するピッチ軸の半径を画定し、壁付きエンクロージャは、軸方向に沿って減少する燃焼室の断面積を画定する。
【００１０】
さらに様々な実施形態では、壁付きエンクロージャは、壁付きエンクロージャの上流端に配置された端壁を画定する。一実施形態では、燃焼器アセンブリは、壁付きエンクロージャの端壁を少なくとも部分的に貫通して配置された燃料噴射器アセンブリをさらに含む。燃料噴射器アセンブリは、ほぼピッチ軸に沿って配置される。
【００１１】
さらに様々な実施形態では、燃焼器アセンブリは、渦巻壁付きエンクロージャを取り囲む外側ケーシングをさらに含む。外側ケーシングは、壁付きエンクロージャの上流端と流体連通する入口開口部を画定する。一実施形態では、外側ケーシングは、ガスタービンエンジンの中心線軸の周りで壁付きエンクロージャと少なくとも部分的に同方向に画定される。
【００１２】
本開示の別の態様は、中心線軸を規定するガスタービンエンジンに関する。ガスタービンエンジンは、ガスタービンエンジンの中心線軸の周りに少なくとも部分的に円周方向に配置された螺旋状のスクロールピッチ軸を画定する渦巻壁付きエンクロージャを含む燃焼器アセンブリを含む。壁付きエンクロージャは、ピッチ軸の周りに画定され、その内部に燃焼室を画定する。
【００１３】
一実施形態では、燃焼器アセンブリの渦巻壁付きエンクロージャは、燃焼室をスクロール輪郭として画定し、燃焼室を画定する壁付きエンクロージャの断面積は下流方向に沿って減少し、ピッチ軸に沿って燃焼室を通る燃焼ガスの流れの下流にほぼ一定の速度を提供する。
【００１４】
ガスタービンエンジンの様々な実施形態では、ピッチ軸は、軸方向に沿ってさらに延在し、ピッチ軸は、ガスタービンエンジンの中心線軸の周りに螺旋を画定する。一実施形態では、燃焼器は、燃焼室の上流端に対して軸方向に沿った長さに沿って概して減少する、中心線軸に対するピッチ軸の半径を画定し、壁付きエンクロージャは、軸方向に沿って減少する燃焼室の断面積を画定する。
【００１５】
ガスタービンエンジンの別の実施形態では、燃焼器アセンブリは、渦巻壁付きエンクロージャを取り囲む外側ケーシングをさらに含む。外側ケーシングは、壁付きエンクロージャの上流端と流体連通する入口開口部を画定し、外側ケーシングは、渦巻壁付きエンクロージャを取り囲む圧力プレナムを画定する。一実施形態では、燃焼器アセンブリの渦巻壁付きエンクロージャは、圧力プレナムと流体連通する１つまたは複数の希釈開口部を画定する。
【００１６】
さらに様々な実施形態では、ガスタービンエンジンは、タービン部の上流の燃焼室と流体連通して、燃焼器アセンブリの下流に配置されたタービン部をさらに含む。タービン部は、渦巻壁付きエンクロージャに結合され、燃焼室の下流端に配置された第１のベーンアセンブリを含む。一実施形態では、第１のベーンアセンブリは、中心線軸の周りの隣接する円周方向配置で複数の翼形部を含む。別の実施形態では、複数の翼形部は非対称円周方向配置であり、複数の翼形部の非対称円周方向配置は、燃焼ガスの下流の流れのほぼ一定の軸方向速度を提供する。
【００１７】
別の実施形態では、ガスタービンエンジンは、圧縮機部の下流の圧力プレナムと流体連通する燃焼器アセンブリの上流の圧縮機部をさらに含む。一実施形態では、圧縮機部は、遠心圧縮機を画定する。
【００１８】
様々な実施形態では、ガスタービンエンジンは、単一の渦巻壁付きエンクロージャを画定する単一の燃焼器アセンブリを含む。
【００１９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００２０】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本開示の一態様による燃焼器アセンブリの例示的な実施形態を組み込んだ例示的なガスタービンエンジンの軸方向断面図である。
【図２】本開示の一態様による燃焼器アセンブリの例示的な実施形態の断面図である。
【図３】本開示の一態様による燃焼器アセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書および図面における符号の反復使用は、本発明の同じまたは類似の特徴もしくは要素を表すことを意図している。
【００２３】
ここで、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示される。実際、本発明の範囲または趣旨を逸脱せずに、様々な修正および変更が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、別の実施形態と共に用いて、さらに別の実施形態を得ることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することが意図されている。
【００２４】
本明細書において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。
【００２５】
「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。
【００２６】
ガスタービンエンジンおよび燃焼器アセンブリの実施形態が一般的に提供され、それは、改善されたパッケージングを提供し、半径方向または軸方向に沿った非軸対称の特徴部または突出部を最小化する。本明細書で一般に提供されるエンジンおよび燃焼器アセンブリは、比較的小さなガスタービンエンジン用途において単一の缶燃焼器の使用を可能にする。本明細書で一般的に提供される実施形態は、陸上または船舶の車両および補助動力装置用のものなどの小型ガスタービンエンジンの部品量および複雑性を低減することができる。
【００２７】
ここで図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０（以下、「エンジン１０」）の例示的な実施形態が一般的に提供される。エンジン１０は、軸方向Ａと、軸方向Ａに沿って延びる基準中心線軸１２と、を規定する。基準半径方向Ｒおよび円周方向Ｃは、中心線軸１２からそれぞれ延長している。一般的に提供されるエンジン１０は、ターボシャフトまたはターボプロップエンジン構成を示してもよいが、本明細書で一般的に提供されるエンジン１０および燃焼器アセンブリ５０の実施形態は、ターボファンおよびターボジェットガスタービンエンジン、ならびに補助動力ユニット、陸上または海洋ベースの発電ユニット、あるいは陸上および海上車両、ミサイル推進機、回転翼または固定翼航空機を含む、陸上、海洋または航空機用のガスタービンエンジンとして構成することができることを理解されたい。
【００２８】
エンジン１０は、圧縮機部２５、燃焼器アセンブリ５０、およびタービン部７５を連続した流れの配置で含む。一般に提供される実施形態では、圧縮機部２５は、エンジン１０を通って画定される一次流路３５への入口開口部３０を画定する。様々な実施形態では、圧縮機部２５は、少なくとも部分的に、半径方向または遠心圧縮機を画定する。図１に示す実施形態では、エンジン１０は、単一の缶渦巻状燃焼器アセンブリ５０を画定する。他の実施形態では、圧縮機部２５とタービン部７５との間に、複数の渦巻状燃焼器アセンブリ５０を直列または並列配置で配置することができることを理解されたい。
【００２９】
エンジン１０は、さらに、圧縮機部２５の下流の一次流路３５を部分的に画定する外壁１３０を含む。外壁１３０は、一般に、燃焼器アセンブリ５０を取り囲むか、または取り囲むことができる。様々な実施形態では、外壁１３０は、タービン部７５をさらに囲んでいるか、または取り囲んでいる。一実施形態では、エンジン１０は、圧縮機部２５と燃焼器アセンブリ５０との間の一次流路３５に沿って配置された復熱器または熱交換器９５をさらに含む。
【００３０】
図２を参照すると、燃焼器アセンブリ５０の例示的な実施形態の断面図が一般に提供される。ここで図１〜図２を参照すると、燃焼器アセンブリ５０は、エンジン１０の中心線軸１２の周りに少なくとも部分的に円周方向に配置された螺旋状スクロールピッチ軸１１を画定する。渦巻壁付きエンクロージャ１１０は、ピッチ軸１１の周りに画定される。壁付きエンクロージャ１１０内には、燃焼室６２が画定される。
【００３１】
様々な実施形態では、燃焼器アセンブリ５０の渦巻壁付きエンクロージャ１１０は、燃焼室６２をスクロール輪郭として画定する。燃焼室６２の上流端部に向かって一般に符号１０２で示すような壁付きエンクロージャ１１０の断面積は、燃焼室６２の下流端部に向かって符号１０４で概略的に示すように、下流方向に沿って減少する。燃焼室６２を画定する壁付きエンクロージャ１１０の減少する断面積は、一般に、ピッチ軸１１に沿った、燃焼室６２および一次流路３５を通る燃焼ガスのほぼ一定の速度の下流への流れを提供する。
【００３２】
図１に一般的に示されるような一実施形態では、ピッチ軸１１は、少なくとも部分的に軸方向Ａに沿ってさらに延在している。このように、ピッチ軸１１およびピッチ軸１１の周りに画定された壁付きエンクロージャ１１０は、エンジン１０の中心線軸１２の周りに螺旋を画定する。例えば、燃焼器アセンブリ５０は、中心線軸１２に対するピッチ軸１１の半径を、燃焼室６２の上流端に対して軸方向Ａに沿った長さに沿って減少するように画定することができる。壁付きエンクロージャ１１０は、軸方向Ａに沿って減少する燃焼室６２の断面積を画定することができる（例えば、参照断面積１０２および１０４で例示によって示される）。
【００３３】
様々な実施形態では、ピッチ軸１１の周りに画定されたピッチ軸１１および壁付きエンクロージャ１１０は、壁付きエンクロージャ１１０とタービン部７５の入口面（すなわち、燃焼器アセンブリ５０がタービン部７５と嵌合する位置に配置された中心線軸１２から延在する半径方向Ｒから画定された平面）との間にさらなるクリアランスを提供するように、軸方向Ａに沿ってさらに延在してもよい。ピッチ軸１１および壁付きエンクロージャ１１０が軸方向Ａに沿ってさらに延在することにより、燃焼器アセンブリ５０の低温側に酸化剤を供給するのに必要な付加的な渦巻壁付きエンクロージャ１１０なしで、燃焼器アセンブリ５０、より具体的には壁付きエンクロージャ１１０を熱交換器９５に嵌合させることができる。
【００３４】
図１〜２を参照すると、燃焼器アセンブリ５０は、渦巻壁付きエンクロージャ１１０を取り囲む外側ケーシング１２０をさらに含む。外側ケーシング１２０は、壁付きエンクロージャ１１０の一次流路３５に沿った上流端と流体連通する環状入口開口部１２５（図１に示す）を画定する。外側ケーシング１２０は、渦巻壁付きエンクロージャ１１０を囲む圧力プレナム１１５を画定する。様々な実施形態では、外側ケーシング１２０は、中心線軸１２の周りで壁付きエンクロージャ１１０と少なくとも部分的に同方向に画定される。例えば、外側ケーシング１２０は、入口開口部１２５を除いて円周方向Ｃおよび軸方向Ａに沿って渦巻壁付きエンクロージャ１１０を取り囲む。圧縮機部２５は、圧縮された酸化剤の流れを一次流路３５を介して圧力プレナム１１５に供給し（様々な実施形態ではそれらの間の熱交換器９５を介して）、次いで、渦巻壁付きエンクロージャ１１０内に画定された燃焼室６２に供給する。
【００３５】
図１を参照すると、一実施形態では、入口開口部１２５は、中心線軸１２の周りの隣接する円周方向配置に配置された１つまたは複数の入口部材１２７によって画定される。複数の入口部材１２７は、燃焼器アセンブリ５０、タービン部７５、および熱交換器９５のうちの１つまたは複数に構造的支持を提供することができる。様々な実施形態では、複数の入口部材１２７は、燃焼器アセンブリ５０への入口開口部１２５を通る酸化剤の空力的流れを調節する複数の入口翼形部をさらに画定することができる。一実施形態では、入口部材１２７は、中心線軸１２の周りに対称配置で画定される。別の実施形態では、複数の入口翼形部を画定する入口部材１２７は、中心線軸１２の周りに非対称配置で配置され、圧縮機部２５から入口開口部１２５を通り、一次流路３５を通って壁付きエンクロージャ１１０内の燃焼室６２への酸化剤の流れの円周方向の回転または加速を提供する。
【００３６】
図２を再び参照すると、図３に概略的に提供される燃焼器アセンブリ５０の例示的な実施形態の斜視図に加えて、壁付きエンクロージャ１１０は、壁付きエンクロージャ１１０の上流端に配置される端壁１０５を画定する。端壁１０５は、一般に、壁付きエンクロージャ１１０の上流端にドームまたはキャップを画定することができる。様々な実施形態では、端壁１０５は開口部１０７を画定し、開口部１０７を通して燃料噴射器アセンブリ１０９が少なくとも部分的に端壁１０５を貫通して配置される。一実施形態では、燃料噴射器アセンブリ１０９は、ピッチ軸１１にほぼ沿って配置される。
【００３７】
燃料噴射器アセンブリ１０９は、一般に、液体または気体燃料（またはそれらの組み合わせ）が燃焼室６２に導入されるノズルを含むことができる。燃料噴射器アセンブリ１０９または端壁１０５は、矢印１２１によって概略的に示される酸化剤の流れが端壁１０５を通って燃焼室６２に入り、それを通って燃料の流れと混合する混合器またはスワーラ１１９を画定することができる燃料噴射器アセンブリ１０９のノズル。さらに、イグナイタ１２３は、外壁１３０、外側ケーシング１２０、および壁付きエンクロージャ１１０を少なくとも部分的に貫通して配置される。イグナイタ１２３は、燃焼室６２内の酸化剤と燃料との混合物を点火するためのエネルギーを供給し、燃焼ガスを生成し、燃焼ガスは下流へ渦巻壁付きエンクロージャ１１０を通ってタービン部７５に流れる。
【００３８】
さらに様々な実施形態では、渦巻壁付きエンクロージャ１１０は、圧力プレナム１１５と流体連通する壁付きエンクロージャ１１０を通る１つまたは複数の希釈開口部１０６，１０８を画定する。希釈開口部１０６，１０８は、圧力プレナム１１５から壁付きエンクロージャ１１０内に画定された燃焼室６２に出るために、それぞれ矢印１１６，１１８によって概略的に示す酸化剤の流れを可能にする。
【００３９】
様々な実施形態では、燃焼室６２は、より具体的には壁付きエンクロージャ１１０内に１つまたは複数の燃焼ゾーンを画定することができる。例えば、第１の希釈開口部１０６は、第２の希釈開口部１０８の上流で、壁付きエンクロージャ１１０に沿ってさらに下流に画定されてもよい。端壁１０５と第１の希釈開口部１０６との間には、それらの間に画定される燃焼室６２の部分に対応する第１の燃焼ゾーンが画定されてもよい。第１の希釈開口部１０６と第２の希釈開口部１０８との間には、それらの間に画定される燃焼室６２の部分に対応する第２の燃焼ゾーンが画定されてもよい。燃焼室６２は、タービン部７５に対する希釈開口部１０８の下流に希釈混合ゾーンをさらに画定することができる。
【００４０】
さらに様々な実施形態では、壁付きエンクロージャ１１０は、１つまたは複数の材料を画定することができる。例えば、端壁１０５、一次燃焼ゾーン、二次燃焼ゾーン、またはそれらの部品またはそれらの組み合わせに対応する壁付きエンクロージャ１１０の部分は、第１の材料を画定することができる。希釈混合ゾーンなどの希釈開口部１０６、１０８の下流に対応する壁付きエンクロージャ１１０の部分は、第２の材料を画定することができる。壁付きエンクロージャ１１０は、「積層造形」または「３Ｄ印刷」と呼ばれるプロセスを含むが、これに限定されない任意の数のプロセスから製造された単一の一体構成要素を画定することができる。さらに様々な実施形態では、壁付きエンクロージャ１１０は、第１の材料単独または第１の材料、第２の材料などの組み合わせによって画定され、任意の数の鋳造、機械加工、溶接、ろう付けまたは焼結プロセスによって接合されてもよい。例えば、第１の材料は、限定するものではないが、ニッケル、チタン、アルミニウム、鋼、コバルト、またはそれぞれの合金、またはそれらの組み合わせ、またはセラミックマトリックス複合材料もしくは金属マトリックス複合材料などの燃焼器アセンブリの高温部に適した１つまたは複数の材料を画定することができる。第２の材料は、限定するものではないが、燃焼アセンブリの下流流路に適した特性を特徴づけるものを含む、１つまたは複数の類似または異なる材料を画定することができる。さらに、燃焼器アセンブリ５０は、機械的に（例えば、ボルト、ナット、リベットまたはねじの使用、または溶接またはろう付けプロセス、またはそれらの組み合わせの使用によって）接合されるか、または実質的に達成するために空間内に配置される１つまたは複数の構成要素として製造または組み立てられた場合と同様の幾何学的、空気力学的または熱力学的結果をもたらす。
【００４１】
再び図１を参照すると、エンジン１０のタービン部７５は、タービン部７５の上流の燃焼室６２と流体連通する燃焼器アセンブリ５０の下流に配置される。タービン部７５は、渦巻壁付きエンクロージャ１１０に結合され、燃焼室６２の下流端に配置された第１のベーンアセンブリ７７を含む。第１のベーンアセンブリ７７は、中心線軸１２の周りに隣接する円周方向配置で複数のタービン翼形部を含む。一実施形態では、第１のベーンアセンブリ７７の複数の翼形部は、それぞれ、中心線軸１２を中心とする非対称の円周方向配置にある。第１のベーンアセンブリ７７の複数の翼形部の非対称の円周方向配置は、燃焼室６２からの燃焼ガスの下流流の軸方向Ａに沿ってほぼ一定の速度を提供する。
【００４２】
本明細書では図示していないが、燃焼器アセンブリ５０の実施形態は、エンジン１０用の主バーナを画定することができる。他の実施形態では、燃焼器アセンブリ５０は、タービン部７５の１つまたは複数のタービン間に画定されたタービン間バーナ、またはタービン部７５の下流に画定されるアフターバーナを画定することができる。
【００４３】
本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
ガスタービンエンジン（１０）用の燃焼器アセンブリ（５０）であって、前記燃焼器アセンブリ（５０）は、
前記ガスタービンエンジン（１０）の中心線軸（１２）の周りに少なくとも部分的に円周方向に配置された螺旋状のスクロールピッチ軸（１１）を画定する渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を含み、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記ピッチ軸（１１）の周りに画定され、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、内部に燃焼室（６２）を画定する、燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様２］
前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記燃焼室（６２）をスクロール輪郭として画定し、前記壁付きエンクロージャ（１１０）によって画定された前記燃焼室（６２）の断面積（１０２、１０４）は下流方向に沿って減少し、前記ピッチ軸（１１）に沿って前記燃焼室（６２）を通る燃焼ガスの流れの下流にほぼ一定の軸方向速度を提供する、実施態様１に記載の燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様３］
前記ピッチ軸（１１）は、前記軸方向に沿ってさらに延在し、前記ピッチ軸（１１）は、前記ガスタービンエンジン（１０）の前記中心線軸（１２）の周りに螺旋を画定する、実施態様１に記載の燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様４］
前記燃焼器は、前記燃焼室（６２）の上流端に対して前記軸方向に沿った長さに沿って概して減少する、前記中心線軸（１２）に対する前記ピッチ軸（１１）の半径を画定し、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記軸方向に沿って減少する前記燃焼室（６２）の断面積（１０２、１０４）を画定する、実施態様３に記載の燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様５］
前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記壁付きエンクロージャ（１１０）の上流端に配置された端壁（１０５）を画定する、実施態様１に記載の燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様６］
前記壁付きエンクロージャ（１１０）の前記端壁（１０５）を少なくとも部分的に貫通して配置された燃料噴射器アセンブリ（１０９）をさらに含み、前記燃料噴射器アセンブリ（１０９）は、ほぼ前記ピッチ軸（１１）に沿って配置される、実施態様５に記載の燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様７］
前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を取り囲む外側ケーシング（１２０）をさらに含み、前記外側ケーシング（１２０）は、前記壁付きエンクロージャ（１１０）の上流端と流体連通する入口開口部（１２５）を画定する、実施態様１に記載の燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様８］
前記外側ケーシング（１２０）は、前記ガスタービンエンジン（１０）の前記中心線軸（１２）の周りで前記壁付きエンクロージャ（１１０）と少なくとも部分的に同方向に画定されている、実施態様７に記載の燃焼器アセンブリ（５０）。
［実施態様９］
中心線軸（１２）を画定するガスタービンエンジン（１０）であって、前記ガスタービンエンジン（１０）は、
前記ガスタービンエンジン（１０）の中心線軸（１２）の周りに少なくとも部分的に円周方向に配置された螺旋状のスクロールピッチ軸（１１）を画定する渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を含む燃焼器アセンブリ（５０）を含み、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記ピッチ軸（１１）の周りに画定され、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、内部に燃焼室（６２）を画定する、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１０］
前記燃焼器アセンブリ（５０）の前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記燃焼室（６２）をスクロール輪郭として画定し、前記燃焼室（６２）を画定する前記壁付きエンクロージャ（１１０）の断面積（１０２、１０４）は下流方向に沿って減少し、前記ピッチ軸（１１）に沿って前記燃焼室（６２）を通る燃焼ガスの流れの下流にほぼ一定の速度を提供する、実施態様９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１１］
前記ピッチ軸（１１）は、前記軸方向に沿ってさらに延在し、前記ピッチ軸（１１）は、前記ガスタービンエンジン（１０）の前記中心線軸（１２）の周りに螺旋を画定する、実施態様９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１２］
前記燃焼器は、前記燃焼室（６２）の上流端に対して前記軸方向に沿った長さに沿って減少する、前記中心線軸（１２）に対する前記ピッチ軸（１１）の半径を画定し、前記壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記軸方向に沿って減少する前記燃焼室（６２）の断面積（１０２、１０４）を画定する、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１３］
前記燃焼器アセンブリ（５０）は、
前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を取り囲む外側ケーシング（１２０）をさらに含み、前記外側ケーシング（１２０）は、前記壁付きエンクロージャ（１１０）の上流端と流体連通する入口開口部（１２５）を画定し、前記外側ケーシング（１２０）は、前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を取り囲む圧力プレナム（１１５）を画定する、実施態様９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１４］
前記燃焼器アセンブリ（５０）の前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）は、前記圧力プレナム（１１５）と流体連通する１つまたは複数の希釈開口部（１０６，１０８）を画定する、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１５］
前記タービン部（７５）の上流の前記燃焼室（６２）と流体連通して、前記燃焼器アセンブリ（５０）の下流に配置されたタービン部（７５）をさらに含み、前記タービン部（７５）は、前記渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）に結合され、前記燃焼室（６２）の下流端に配置された第１のベーンアセンブリ（７７）を含む、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１６］
前記第１のベーンアセンブリ（７７）は、前記中心線軸（１２）の周りの隣接する円周方向配置で複数の翼形部を含む、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１７］
前記複数の翼形部は非対称円周方向配置であり、前記複数の翼形部の非対称円周方向配置は、燃焼ガスの下流の流れのほぼ一定の軸方向速度を提供する、実施態様１６に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１８］
圧縮機部（２５）の下流の前記圧力プレナム（１１５）と流体連通する前記燃焼器アセンブリ（５０）の上流の前記圧縮機部（２５）をさらに含む、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１９］
前記圧縮機部（２５）は、遠心圧縮機を画定する、実施態様１８に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２０］
前記ガスタービンエンジン（１０）は、単一の渦巻壁付きエンクロージャ（１１０）を画定する単一の燃焼器アセンブリ（５０）を含む、実施態様９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ガスタービンエンジン
１１  螺旋状スクロールピッチ軸
１２  基準中心線軸
２５  圧縮機部
３０  入口開口部
３５  一次流路
５０  缶渦巻状燃焼器アセンブリ
６２  燃焼室
７５  タービン部
７７  第１のベーンアセンブリ
９５  熱交換器
１０２  参照断面積
１０４  参照断面積
１０５  端壁
１０６  第１の希釈開口部
１０７  開口部
１０８  第２の希釈開口部
１０９  燃料噴射器アセンブリ
１１０  渦巻壁付きエンクロージャ
１１５  圧力プレナム
１１９  スワーラ
１２０  外側ケーシング
１２３  イグナイタ
１２５  入口開口部
１２７  入口部材
１３０  外壁
【図１】
2019035573.tif 000003
【図２】
2019035573.tif 000004
【図３】
2019035573.tif 000005
【外国語明細書】
2019035573000001.pdf