(57)【要約】【課題】  燃焼器内に使用されるミキサー保持器組立品を提供する。【解決手段】  タービンエンジン燃焼器（１６）内に使用されるミキサー保持器組立品が提供される。ミキサー保持器組立品は、複数の組立品リング開口部（１１６）を含むドーム組立品リング（１０６）と、ドーム組立品リング上に位置付けられた複数の細長いリングと、薄板材料から作られた内側カウル（１１０）と、薄板材料から作られた外側カウル（１３０）と、複数の細長いリングのそれぞれがドーム組立品リングに連結されるように、ドーム組立品リングに連結されている内側カウルおよび外側カウルとをさらに含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン燃焼器（１６）内に使用されるミキサー保持器組立品であって、前記保持器は、
複数の組立品リング開口部（１１６）を含むドーム組立品リング（１０６）と、
前記ドーム組立品リング上に位置付けられた複数の細長いリングと、
薄板材料から作られた内側カウル（１１０）と、
薄板材料から作られた外側カウル（１３０）であって、前記内側カウルおよび前記外側カウルが、前記複数の細長いリングのそれぞれが前記ドーム組立品リングに連結されるように、前記ドーム組立品リングに連結されている前記外側カウルと、
を含むことを特徴とする前記ミキサー保持器組立品。
【請求項２】
前記内側カウル（１１０）が複数の円周方向に間隔をおいて配置されたカウルリップ（１２８）を含むことを特徴とする請求項１記載のミキサー保持器組立品。
【請求項３】
前記複数の内側カウルリップ（１２８）のそれぞれが前記複数のリングの中の１つにほぼ整列していることを特徴とする請求項２記載のミキサー保持器組立品。
【請求項４】
前記外側カウル（１３０）が複数の円周方向に間隔をおいて配置されたカウルリップ（１４０）を含むことを特徴とする請求項１記載のミキサー保持器組立品。
【請求項５】
前記複数のカウルリップ（１２０、１４０）のそれぞれが前記複数のリングの中の１つにほぼ整列していることを特徴とする請求項４記載のミキサー保持器組立品。
【請求項６】
前記複数の細長いリングのそれぞれが前記複数の組立品リング開口部（１１６）の中の１つにほぼ整列していることを特徴とする請求項１記載のミキサー保持器組立品。
【請求項７】
前記内側カウル（１１０）および前記外側カウル（１３０）は、前記内側カウルおよび前記外側カウルによって、単一カウルが緊密に構成されるように、前記ドーム組立品リング（１０６）に連結されることを特徴とする請求項１記載のミキサー保持器組立品。
【請求項８】
タービンエンジン（１０）内に使用される燃焼器組立品（１６）であって、前記組立品は、
複数のリング開口部（１１６）を含むドームリング（１０６）と、
前記ドームリング上に位置付けられた複数の細長いリングと、
薄板材料から作られた内側カウル（１１０）と、
薄板材料から作られた外側カウル（１３０）であって、前記内側カウルおよび前記外側カウルは、前記複数の細長いリングのそれぞれが前記ドームリングに連結されるように、さらに前記内側カウルおよび前記外側カウルによって、単一カウルが緊密に構成されるように、前記ドームリングに連結される前記外側カウルと、
を含むことを特徴とする前記組立品。
【請求項９】
前記内側カウル（１１０）が複数の円周方向に間隔をおいて配置されたカウルリップ（１２８）を含むことを特徴とする請求項８記載の組立品。
【請求項１０】
前記複数のカウルリップ（１２８、１４０）のそれぞれが前記複数のリングの中の１つにほぼ整列していることを特徴とする請求項８記載の組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体としてガスタービンに関し、より詳細には、タービンエンジンとともに使用される燃焼器ドームミキサー保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの公知のガスタービンエンジンには、燃料ノズルと一体化形成されている中央ミキサー組立品と、ドーム組立品の一部分を形成するドーム取り付け型ミキサー組立品とを含む傾斜ドーム燃焼器が使われている。その結果、少なくともいくつかの公知のドームミキサー組立品は、大きく、ドームのみによって保持することは困難な場合がある。
【０００３】
そのような燃焼器を組み立てる公知の方法は、一般に溶接またはロウ付けによってミキサーをドームに保持または剛性結合させる工程を含む。内側および外側カウルは、ミキサーを所定位置に維持するために使用される保持手段とともに形成される場合がある。保持手段を組み込むと、保持手段およびカウルの両方のために十分な材料を準備することが必要になる。たとえば、内側および外側カウルの鍛造品重量はそれぞれ５５ポンドと１３５ポンドになる場合がある。しかし、最終機械仕上げ後の内側および外側カウルの重量は、エンジン当り１８３ポンドの材料の無駄が発生するため、それぞれ１．６ポンドおよび５．７ポンドとなる場合がある。
【特許文献１】米国特許第７，０６２，９２０Ｂ２号公報
【特許文献２】米国特許第６，９７６，３６３Ｂ２号公報
【特許文献３】米国特許第６，７２５，６６７Ｂ２号公報
【特許文献４】米国特許第６，５０２，４００Ｂ１号公報
【特許文献５】米国特許第６，３３４，２９８Ｂ１号公報
【特許文献６】米国特許第６，３１４，７３９Ｂ１号公報
【特許文献７】米国特許第５，８６５，０２４号公報
【特許文献８】米国特許第５，６３０，３１９号公報
【特許文献９】米国特許第５，３２３，６０４号公報
【特許文献１０】米国特許第５，２３７，８２０号公報
【特許文献１１】米国特許第４，２３２，５２７号公報
【特許文献１２】米国特許第３，８５４，２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その結果、公知の製造方法によって組み立てられる燃焼器には、余分な材料と労力が必要で、保守と製造費用が増大することになる保持手段が使われている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、タービンエンジン燃焼器内に使用されるミキサー保持器組立品が開示される。保持器組立品には、複数の組立品リング開口部を含むドーム組立品リングと、ドーム組立品リング上に位置付けられた複数の細長いリングと、薄板材料から作られた内側カウルと、薄板材料から作られた外側カウルとが含まれる。内側カウルと外側カウルは、複数の細長いリングのそれぞれがドーム組立品リングに連結されるように、ドーム組立品リングに連結される。
【０００６】
別の態様において、タービンエンジン内に使用される燃焼器組立品が開示される。該組立品には、複数のリング開口部を含むドームリングと、該ドームリング上に位置付けされた複数の細長いリングと、薄板材料から作られた内側カウルと、薄板材料から作られた外側カウルとが含まれる。内側カウルと外側カウルは、複数の細長いリングのそれぞれがドームリングに連結され、さらに内側カウルと外側カウルによって、単一カウルが緊密に構成されるように、ドームリングに連結される。
【０００７】
またここでは、タービンエンジンに使用される燃焼器を組み立てる方法が開示される。該方法には、複数の組立品リング開口部を含むドーム組立品リングを準備する工程と、複数の細長いリングをドーム組立品リング上に位置付ける工程と、薄板材料から作られる内側カウル部分および外側カウル部分を含むカウル組立品を準備する工程と、複数の細長いリングのそれぞれがドーム組立品リングに連結されるように、ドーム組立品リングに内側および外側カウル部分を連結する工程とが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、典型的なガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０は、低圧コンプレッサ１２、高圧コンプレッサ１４、および燃焼器組立品１６を含む。エンジン１０は、直列、軸流関係に配置された高圧タービン１８および低圧タービン２０も含む。コンプレッサ１２およびタービン２０は、第１シャフト２１によって連結されており、コンプレッサ１４およびタービン１８は、第２シャフト２２によって連結されている。典型的な好ましい実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、オハイオ州、シンシナティのゼネラルエレクトリック社から入手可能なＣＦＭ５６ガスタービンエンジンまたはＣＦ３４−１０である。
【０００９】
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に図示）とともに使うとよい典型的な燃焼器１６の概略断面図である。燃焼器１６は、外側燃焼器ケーシング５６と内側燃焼器ケーシング５８との間に配置された外側ライナ５２および内側ライナ５４を含む。外側および内側ライナ５２および５４は、燃焼室６０がそれらライナの間に画定されるように、互いから放射状に間隔をおいて配置されている。外側ライナ５２および外側ケーシング５６は、それらの間に外側通路６２を形成し、内側ライナ５４および内側ケーシング５８は、それらの間に内側通路６４を形成する。典型的な好ましい実施形態において、内側カウル１１０および外側カウル１３０は、内側および外側ライナ５４および５２それぞれの上流端部に連結されている。内側カウル１１０と外側カウル１３０との間に形成された環状開口部６８によって、圧縮流体は、全体として矢印Ａで示された方向に拡散する開口部を通って燃焼器１６に入ることができる。圧縮流体は、環状開口部６８を通って流れ、燃焼を支援しかつライナ５２および５４の冷却を促進することができる。本明細書中で使用する用語「流体」が、限定的はしないが、ガスおよび空気を含むあらゆる流れる材料または媒体を含むことは明白である。
【００１０】
環状ドーム組立品１００は、外側および内側ライナ５２および５４の上流端部付近で、それらライナの間に延在しかつそれらライナに連結されている。各スワラ組立品７２は、開口部６８からの圧縮空気と、対応する燃料噴射装置７４からの燃料とを受け入れる。燃料と空気はスワラ組立品７２によって旋回させられ混合され、出来上がった燃料／空気混合物は燃焼室６０の中に放出される。燃焼器１６は、燃焼器１６の前端部７６から後端部７８に延在する長手方向軸線７５を含む。典型的な好ましい実施形態において、燃焼器１６は、単一環状燃焼器である。あるいは、燃焼器１６は、限定はしないが、二重環状燃焼器を含むあらゆる他の燃焼器であってもよい。
【００１１】
図３は、燃焼器１６（図２に図示）とともに使用できる環状ドーム組立品１００の分解組立図である。典型的な好ましい実施形態において、ドーム組立品１００は、ドーム組立品リング１０６、内側ライナ部分１０４、外側ライナ部分１０２、複数のミキサー１０８、内側カウル１１０、および外側カウル１３０を含む。ドーム組立品リング１０６は、第１側面１１２、第２側面１１４、および複数の円周方向に間隔をおいて配置された円形開口部１１６を含む環状構造を有する。内側ライナ部分１０４および外側ライナ部分１０２は、ドーム組立品リング１０６の第１側面１１２に連結されている。
【００１２】
ミキサー１０８は、組立品リング１０６の複数の開口部１１６のそれぞれに対応する各大きさおよび形状である複数のスワラ１０９を含む。より詳細に述べれば、各スワラ１０９は、第１円形端部１０３、第２円形端部１０５、およびそれら円形端部の間に延在する複数の円周方向に均等に間隔をおいて配置された部材１０７を有する細長いリングのように構成されている。各スワラ１０９は、直径１１３を有する開口部１１１を画定する。部材１０７があらゆる長さであってよく、さらに開口部１１１が、ドーム組立品１００が本明細書記載のとおり機能できるあらゆる直径１１３を有してよいことは明白である。典型的な好ましい実施形態において、スワラ１０９は、各スワラが開口部１１６に対応する大きさと形状である円形断面を有するように記載されているとはいえ、別の好ましい実施形態において、スワラ１０９が本明細書記載のとおり機能できるあらゆる形状または大きさを有するスワラ１０９を使用してもよい。
【００１３】
図４は、燃焼器１６（図２に図示）とともに使用できる内側カウル１１０の一部分の拡大斜視図である。典型的な好ましい実施形態において、内側カウル１１０は、金属薄板から作られ、環状形状を有する。その上、内側カウル１１０は、内側表面１１８、外側表面１２０、第１縁端部１２２、第２縁端部１２４、および複数の円周方向に均等に間隔をおいて配置された開口部１２６を含む。さらに、第２縁端部１２４は、第２縁端部１２４が隣接する内側カウルリップ１２８の間にアーチ形構造を有するように、複数の円周方向に均等に間隔をおいて配置された内側カウルリップ１２８を含むように構成されている。各内側カウルリップ１２８は、内側表面１１８から遠くへ内側カウル１１０の中心５００に向かって延在し、内側カウル先端１２９を画定するように構成されている。典型的な好ましい実施形態において、内側カウル１１０が金属薄板から作られているように記載されているとはいえ、別の好ましい実施形態において、内側カウル１１０が本明細書記載のとおり機能できるあらゆる種類の薄板材料が使用されてよいことは明白である。
【００１４】
図５は、図２に示す燃焼器１６とともに使用できる外側カウル１３０の一部分の拡大斜視図である。典型的な好ましい実施形態において、外側カウル１３０は、金属薄板から作られ、環状形状を有する。外側カウル１３０は、第１脚部１３２と湾曲部１３６によって連結された第２脚部１３４を含む。第１脚部１３２は、第１脚部縁端部１３８が隣接する外側カウルリップ１４０の間にアーチ形構造を有するように、複数の円周方向に均等に間隔をおいて配置された外側カウルリップ１４０を含むように構成された第１脚部縁端部１３８を画定する。各外側カウルリップ１４０は、外側カウル１３０から遠くへ外側カウル１３０の中心１３１に向かって延在し、外側カウル先端部１４２を画定するように構成されている。典型的な好ましい実施形態において、外側カウル１３０は、金属薄板から作られているように記載されているとはいえ、別の好ましい実施形態において、外側カウル１３０が本明細書記載のとおり機能できるあらゆる種類の薄板材料が使用されてよいことは明白である。
【００１５】
図６は、ミキサー１０８、内側カウル１１０、および外側カウル１３０を含むドーム組立品１００の一部分の斜視図である。典型的な好ましい実施形態において、複数のスワラ１０９のそれぞれは、ドーム組立品リング１０６内に画定されている開口部１１６のそれぞれ１つとほぼ整列している。より詳細に述べれば、各スワラ１０９の第１円形端部１０３は、開口部１１１が組立品リング１０６の対応する開口部１１６と同心円状に位置合わせされるように、組立品リング１０６の第１側面１１２に対抗して位置付けられる。典型的な好ましい実施形態において、同心円状に位置合わせされた各開口部１１１および１１６が記載されているとはいえ、別の好ましい実施形態において、ドーム組立品１００が本明細書記載のとおり機能できるあらゆる方法で開口部１１１および１１６が位置合わせされてよいことは明白である。その次に、内側および外側カウル１１０および１３０のそれぞれが組み付けられる。
【００１６】
内側カウル１１０は、各内側カウルリップ１２８がスワラ１０９の１つと位置合わせされ、そのスワラの１つに合致するように、位置付けされる。その結果、内側カウルリップ１２８の各１つは、複数のスワラ１０９の対応する１つと対抗して位置付けられ、こうして、スワラ１０９のサイクロン保持力を備えることが可能になる。同様に、外側カウル１３０は、各外側カウルリップ１４０が対応するスワラ１０９に隣接するように、位置付けられる。その結果、複数の外側カウルリップ１４０の各１つは、複数のスワラ１０９の１つに対抗して位置付けられ、こうして、スワラ１０９のサイクロン保持力を備えることが可能になる。複数の内側カウルリップ１２８のそれぞれは、各内側カウルリップ１２８が同一スワラ１０９上に位置付けられた外側カウルリップ１４０の対応する１つに直径に沿って対置されるように、複数のスワラ１０９のそれぞれに位置付けられる。こうして、各スワラ１０９は、内側カウルリップ１２８および外側カウルリップ１４０によって独占的に所定位置に保持される。限定はしないが、ロウ付けおよび溶接などの他の保持手段または技法はまったく不要である。典型的な好ましい実施形態において、内側カウルリップ１２８および外側カウルリップ１４０は、スワラ１０９上で互いに対して直径に沿って位置付けられているように、記載されているとはいえ、別の好ましい実施形態において、内側カウル１１０および外側カウル１３０が本明細書記載のとおり機能できるあらゆる方法で外側カウルリップ１４０に対して内側カウルリップ１２８を位置付けてもよいことは明白である。さらに、ドーム組立品１００を構成するとき、内側カウル１１０および外側カウル１３０によって、単一カウルが緊密に構成されることは明白である。
【００１７】
前述の方法および装置によって、燃焼器内に取り付けられてよいドーム組立品内にスワラを保持することが容易になる。詳細に述べると、内側および外側カウルは、複数の円周方向に均等に間隔をおいて配置されたリップを有するために金属薄板から作られるとよい。各カウルは、各リップがスワラに一致するように位置付けられるように、取り付けられる。内側カウルリップおよび外側カウルリップは、各スワラ上で互いに対して直径に沿って対置され、それぞれは、スワラに保持力を加える。その結果として、内側および外側カウルリップによって、各スワラを所定位置に保持することが容易になる。
【００１８】
好ましい一実施形態において、タービンエンジン燃焼器内に使用される燃焼器ミキサーの保持方法が開示される。該方法は、複数の組立品リング開口部を含むドーム組立品リングを準備する工程と、複数の細長いリングを準備して複数の細長いリングのそれぞれをドーム組立品リング上に位置付ける工程と、金属薄板から内側カウルおよび外側カウルを形成する工程と、複数の細長いリングのそれぞれがドーム組立品リングに連結されるように、ドーム組立品リングに内側および外側カウルを連結する工程とを含む。
【００１９】
好ましい各実施形態において、前述の内側および外側カウルによって、構成部品の費用を削減することが容易になる。より詳細に述べれば、好ましい各実施形態において、該方法によれば、鍛造品からカウルを機械加工する代わりに金属薄板材料からカウルを作ることによって、費用を削減することが容易になる。その結果として、より安価なカウルをミキサーの保持に使用するとよいことになる。したがって、タービンエンジン性能および構成部品の耐用年数のそれぞれによって、費用対効果および信頼性の面で高度化が促進される。
【００２０】
本明細書で説明した方法および装置は、ガスタービンエンジン内のミキサー保持に関連して述べられているとはいえ、該方法および装置がガスタービンエンジンまたは燃焼器に限定されないことは明らかである。同様に、図示のガスタービンエンジンおよび燃焼器ライナ構成部品は、本明細書に記載の特定の好ましい実施形態に限定されないが、むしろ、ガスタービンエンジンおよび燃焼器ライナの両方の構成部品は、本明細書に記載の他の構成部品から独立かつ分離して利用することが可能である。
【００２１】
本発明をさまざまな好ましい特定の実施形態によって説明してきたが、本発明を特許請求の範囲の精神および範囲内で変更することが可能であることは、当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】典型的なタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１に示すタービンエンジンとともに使用されるとよい典型的な燃焼器の概略断面図である。
【図３】図２に示す燃焼器とともに使用できる典型的なドーム組立品の分解組立図である。
【図４】図２に示す燃焼器とともに使用できる典型的な内側カウルの一部分の拡大斜視図である。
【図５】図２に示す燃焼器とともに使用できる典型的な外側カウルの一部分の拡大斜視図である。
【図６】ミキサー、内側カウル、および外側カウルを含むドーム組立品の一部分の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ガスタービンエンジン
１２  低圧コンプレッサ
１４  高圧コンプレッサ
１６  燃焼器
１８  高圧タービン
２０  低圧タービン
２１  第１シャフト
２２  第２シャフト
５２  外側ライナ
５４  内側ライナ
５６  外側燃焼器ケーシング
５８  内側燃焼器ケーシング
６０  燃焼室
６２  外側通路
６４  内側通路
６８  開口部
７２  スワラ組立品
７４  燃料噴射装置
７５  長手方向軸線
７６  前端部
７８  後端部
１００  ドーム組立品
１０２  外側ライナ部分
１０３  第１円形端部
１０４  内側ライナ部分
１０５  第２円形端部
１０６  ドーム組立品リング
１０７  部材
１０８  ミキサー
１０９  スワラ
１１０  内側カウル
１１１  開口部
１１２  第１側面
１１３  直径
１１４  第２側面
１１６  円形開口部
１１８  内側表面
１２０  外側表面
１２２  第１縁端部
１２４  第２縁端部
１２６  開口部
１２８  内側カウルリップ
１２９  内側カウル先端
１３０  外側カウル
１３１  中心
１３２  第１脚部
１３４  第２脚部
１３６  湾曲部
１３８  第１脚部縁端部
１４０  外側カウルリップ
１４２  外側カウル先端
５００  中心
【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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