(57)【要約】【課題】燃焼器（１４）で使用するための噴射組立体（３１）を提供する。【解決手段】本噴射組立体は、複数のプレート開口（７６）を有する噴散プレート（７４）と、前端縁部を備えた側壁部分（７９）を有するプレートスリーブ（７８）とを含む。前端縁部は、燃焼器を通って延びる中心線に対して噴散プレートが斜めに向くように該噴散プレートに結合される。本噴射組立体はまた、複数のリング延長部（８０）を含み、リング延長部の各々は、複数のプレート開口の１つに結合される。各リング延長部は、後方にプレートスリーブ内に延びる。【選択図】      図５Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（１４）で使用するための噴射組立体（３１）であって、
複数のプレート開口（７６）を含む噴散プレート（７４）と、
前記燃焼器を通って延びる中心線に対して前記噴散プレートが斜めに向くように該噴散プレートに結合された前端縁部を備えた側壁部分（７９）を含むプレートスリーブ（７８）と、
その各々が前記複数のプレート開口の１つに結合されかつ後方に前記プレートスリーブ内に延びる複数のリング延長部（８０）と、
を含む組立体。
【請求項２】
前記前端縁部が、前記プレートスリーブ（７８）のスリーブ開口を形成し、前記スリーブ開口が、実質的に楕円形状である、請求項１記載の組立体。
【請求項３】
前記複数のリング延長部（８０）の少なくとも１つが、その中に燃焼器予混合器（３４）を受けるように構成される、請求項１記載の組立体。
【請求項４】
前記噴散プレート（７４）が、複数の冷却孔（６２）をさらに含む、請求項１記載の組立体。
【請求項５】
前記複数のリング延長部（８０）の各少なくとも１つが、スロットを形成される、請求項１記載の組立体。
【請求項６】
前記噴散プレート（７４）が、実質的に楕円形状である、請求項２記載の組立体。
【請求項７】
該噴射組立体（３１）が、前記燃焼器（１４）を通って延びる中心線に対して回転可能である、請求項１記載の組立体。
【請求項８】
複数の予混合器（３４）と、
噴射組立体（３１）を含むキャップ組立体（３０）と、
を含み、前記噴射組立体が、
複数のプレート開口（７６）を含む噴散プレート（７４）と、
前記燃焼器を通って延びる中心線に対して前記噴散プレートが斜めに向くように該噴散プレートに結合された前端縁部を備えた側壁部分（７９）を含むプレートスリーブ（７８）と、
その各々が前記複数のプレート開口の１つに結合され、後方に前記プレートスリーブ内に延び、かつ前記複数の予混合器の１つと流れ連通状態で結合された複数のリング延長部（８０）と、を含む、
燃焼器（１４）。
【請求項９】
前記前端縁部が、前記プレートスリーブ（７８）のスリーブ開口を形成し、前記スリーブ開口が、実質的に楕円形状である、請求項８記載の燃焼器（１４）。
【請求項１０】
前記キャップ組立体（３０）が、前記燃焼器の燃焼ダイナミックスを低減するのを可能にする、請求項８記載の燃焼器（１４）。
【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エンジンに関し、より具体的には、ガスタービンで使用する希薄予混合燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知の燃焼タービンエンジンは、燃焼器内で燃料−空気混合気を燃焼させて燃焼ガスストリームを発生し、この燃焼ガスストリームが、高温ガス通路を介してタービンに送られる。タービンは、燃焼ガスストリームの熱エネルギーを機械エネルギーに変換し、この機械エネルギーによってタービンシャフトを回転させる。タービンの出力は、発電機又はポンプのような機械を駆動するために使用することができる。
【０００３】
燃焼過程から生じる排気エミッションに関わる環境問題により、ガスタービンエンジンについての様々な規制及びその他の制限が設けられるようになってきた。これに応じて、少なくとも幾つかの産業用ガスタービンエンジンは、低排気エミッション運転を行うように設計された燃焼器、例えば希薄予混合燃焼器を含む。公知の希薄予混合燃焼器は一般的に、エンジン外周部の周りで互いに円周方向に隣接した複数のバーナ缶又は燃焼器を含み、各バーナ缶は、その上流端に互いに結合された複数の予混合器を含むようになっている。
【０００４】
しかしながら、希薄予混合燃焼器は、燃焼室内における圧力振動による燃焼不安定性の影響を受け易くなる可能性がある。そのような不安定性は、望ましくない音響ノイズを引き起こし、エンジンの性能及び信頼性を低下させ、並びに／或いは必要な整備の頻度を増大させる可能性がある。例えば、燃焼不安定性は、逆火、火炎吹消え、始動の問題、燃焼器ハードウェアへの損傷、切換えの問題、高温ガス通路構成要素の高サイクル疲労（ＨＣＦ）、及びタービン構成要素に対する異物損傷（ＦＯＤ）を引き起こす可能性がある。過度の構造的損傷を生じた場合には、システム故障が発生するおそれがある。
【０００５】
燃焼不安定性を減少させる１つの公知の方法は、燃焼室内で1つ又はそれ以上の燃料噴射器の位置を物理的にずらすことによって燃焼室内における火炎の軸方向位置を分散させることを含む。しかしながら、そのような燃焼器においては、下流側噴射器に関連した拡張表面は、上流火炎から保護するために積極的に冷却しなくてはならない。この付加的な冷却空気により、システムには、対応するＮＯｘエミッションが生じることになる。別の公知の方法は、異なる予混合器に対して中央本体とキャップとの間の距離を変更することを含む。そのような距離を変えることで、各予混合器の熱発生率の空間分布により、フィードバック利得を軽減することができるようになる。しかしながら、この方法は、各予混合器又はノズル組立体が異なる構成及び異なる配向を有するので、手間のかかるものとなる可能性があり、また全ての運転条件に適合するようには機能しない可能性がある。
【特許文献１】米国特許第４，３５１，１５６号公報
【特許文献２】米国特許第６，１７４，１６０号公報
【特許文献３】米国特許第６，２７２，８４０号公報
【特許文献４】米国特許第６，３１１，４７３号公報
【特許文献５】米国特許第６，４８１，２１２号公報
【特許文献６】米国特許第６，５１３，３２９号公報
【特許文献７】米国特許第６，９６８，６９３号公報
【特許文献８】米国特許第６，９８３，６０５号公報
【特許文献９】米国特許第６，９９６，９９１号公報
【特許文献１０】米国特許第７，０８９，７４５号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、燃焼器で使用するための噴射組立体を提供する。本噴射組立体は、複数のプレート開口を有する噴散プレートと、前端縁部を備えた側壁部分を有するプレートスリーブとを含む。前端縁部は、燃焼器を通って延びる中心線に対して噴散プレートが斜めに向くように該噴散プレートに結合される。本噴射組立体はまた、複数のリング延長部を含み、リング延長部の各々は、複数のプレート開口の１つに結合される。各リング延長部は、後方にプレートスリーブ内に延びる。
【０００７】
別の態様では、燃焼器を提供する。本燃焼器は、複数の予混合器を含む。本燃焼器はさらに、噴射組立体を有するキャップ組立体を含み、噴射組立体は、複数のプレート開口を有する噴散プレートを含む。噴射組立体はまた、前端縁部を備えた側壁部分を有するプレートスリーブを含む。前端縁部は、燃焼器を通って延びる中心線に対して噴散プレートが斜めに向くように該噴散プレートに結合される。噴射組立体はまた、複数のリング延長部を含み、リング延長部の各々は、複数のプレート開口の１つに結合される。各リング延長部は、後方にプレートスリーブ内に延び、かつ複数の予混合器の１つと流れ連通状態で結合される。
【０００８】
別の態様では、燃焼器内における燃焼ダイナミックスを低減するのを可能にするように燃焼器を組み立てる方法を提供する。本方法は、複数のプレート開口を備えた噴散プレートを含む噴射組立体を有する少なくとも１つのキャップ組立体を設ける段階を含む。噴射組立体はまた、前端縁部を備えた側壁部分を有するプレートスリーブを含む。前端縁部は、燃焼器を通って延びる中心線に対して噴散プレートが斜めに向くように該噴散プレートに結合される。複数のリング延長部は各々、該リング延長部が各々プレートスリーブ内に延びるように複数のプレート開口の１つに結合される。本方法はまた、各リング延長部を予混合器に結合する段階を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
予混合燃焼器は一般的に、燃料−空気混合気を燃焼室内に導く複数の予混合器を含む。公知の予混合器は一般的に、円筒形であるので、火炎の熱発生率（速度）により生じた振動が燃料−空気予混合器により生じた音波と結合することが起こり得る。そのような現像は、熱音響結合と呼ばれ、この熱音響結合は、それが過度に激しくなった場合には、燃焼器及びタービンエンジンに対して悪影響を引き起こすおそれがある。
【００１０】
図１に表したフィードバックループによって、熱音響結合のプロセスを示している。予混合器内で発生した固有の音響現像は、燃空比における変動を引き起こし、この燃空比変動が次に、火炎前面における熱発生率の変動を引き起こす。熱発生率変動は、燃空比変動に対して時間ｔだけ遅延する。遅延時間ｔは、Ｌ／Ｕによって得られ、ここで、Ｌは一般燃料噴射点と火炎前面との間の距離であり、Ｕは燃料−空気混合気の平均流速である。熱発生率における変動は、火炎前面から上流に伝播する圧力波を引き起こし、この圧力波が次に、レイリー利得係数として知られるフィードバック利得Ｇで燃料−空気変動を変調させる。等式（１）は、レイリー利得が非定常熱発生と圧力振動との積によって推定することができること、またこの利得が振動の周波数ωと遅延時間ｔとに依存していることを示している。
【００１１】
等式（１）
【００１２】
【数１】
2008064449.tif 000003
正のレイリー利得は、非定常熱発生が圧力振動を増幅させ、またこの振動は、粘性減衰率が振動の増加率と一致する平衡レベルに該振動が達するまで時間と共に増大することを意味する。他方、Ｇの負の値は、圧力振動を減衰させる。
【００１３】
等式（１）に示すように、各予混合器３４のフィードバックループ利得は、Ｌ、Ｕ、ωの関数である。しかしながら、ガスタービン内の一般的な燃焼システムは、複数の予混合器を有する。全フィードバックループ利得は、等式（２）で記述される。
【００１４】
等式（２）
【００１５】
【数２】
2008064449.tif 000004
上に示したように、全フィードバックループ利得は、一般燃料噴射点と火炎前面との間の距離Ｌを変化させることによって実質的に変更することができる。しかしながら、振動の周波数は変化する可能性があるので、全ての予混合器に対する標準値Ｌは、１つの周波数にある間に負の利得を生じ、或いは他の時点において異なる周波数にある間に正の利得を生じる場合がある。従って、正の利得の発生を回避するのを可能にするために、本発明の幾つかの実施形態は、燃焼器内における距離Ｌを変更した予混合器及びキャップ組立体の配置及び構成を含む。
【００１６】
図２は、例示的な燃焼タービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０は、圧縮機１２と燃焼器組立体１４とを含む。燃焼器組立体１４は、燃焼室１６と燃料ノズル組立体１８とを含む。エンジン１０はまた、タービン１７と共通の圧縮機／タービンシャフト１９（ロータ１９と呼ばれることもある）とを含む。本発明は、いずれか１つの特定のエンジンに限定されるものではなく、例えばＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙのＭＳ７００１ＦＡ（７ＦＡ）型、ＭＳ９００１ＦＡ（９ＦＡ）型及びＭＳ９００１ＦＢ（９ＦＢ）型エンジンモデルを含む幾つかのエンジンに関連して組み込むことができる。
【００１７】
燃焼器組立体１４は、１つの燃焼器２４又は複数の燃焼器２４を含むことができる。運転中に、空気は、圧縮機１２を通って流れて、1つ又は複数の燃焼器２４に加圧空気を供給する。具体的には、大量の加圧空気が、燃焼器組立体１４と一体形になった燃料ノズル組立体１８に供給される。幾つかの燃焼器２４は、圧縮機１２からの空気流の少なくとも一部分を希釈用空気サブシステム（図２には図示せず）に分散状態で送り、また殆どの燃焼器２４は、少なくとも幾らかのシール漏れを有する。燃料ノズル組立体１８は、燃焼室１６と流れ連通状態になっている。組立体１８はまた、燃料源（図２には図示せず）と流れ連通状態になっており、燃料源は、燃料及び空気を燃焼器に送る。例示的な実施形態では、燃焼器組立体１４は、複数の燃焼器２４と燃料ノズル組立体１８とを含む。
【００１８】
燃焼器組立体１４内の各燃焼器２４は、高温燃焼ガスストリームを発生する天然ガス及び／又は石油のような燃料に点火しかつそれを燃焼させる。燃焼器組立体１４は、タービン１７と流れ連通状態になっており、タービン１７においてガスストリームの熱エネルギーが、機械的な回転エネルギーに変換される。タービン１７は、ロータ１９に回転可能に結合されかつ該ロータ１９を駆動する。圧縮機１２もまた、シャフト１９に対して回転可能に結合される。
【００１９】
図３は、タービンエンジン１０で使用することができる例示的な燃焼器２４を示している。燃焼器２４は、燃焼器組立体１４内で使用することができる複数の燃焼器２４の１つであるが、ここでは説明の目的でただ１つの燃焼器２４についてのみ詳しく説明する。燃焼器２４は、そこで燃料の燃焼が起こる管状の燃焼ケーシング２８（ライナとも呼ばれる）によって形成された燃焼室２６を含む。ケーシング２８は、燃焼室２６の上流端においてキャップ組立体３０と結合している。キャップ組立体３０は、噴射組立体３１を含む。燃焼室２６はまた、その下流端に形成された出口３２を含む。複数の燃焼室２６からの出口３２は、タービン１７に向かって導かれた共通の吐出口と流れ連通状態で互いに結合される。
【００２０】
燃焼器２４はまた、キャップ組立体３０によって囲まれかつ該キャップ組立体３０に結合された複数の予混合器３４を含む。２つの隣接する予混合器３４のみを示しているが、本発明は、そのような構成に限定されるものではない。例えば、図５Ａ〜図５Ｃ（後述の）は、６つの予混合器を含む燃焼器で使用することができるキャップ組立体を示している。本明細書に記載した教示によって導かれた当業者には、燃焼器内で使用することができる予混合器３４のための多くの構成が存在することが分かるであろう。
【００２１】
各予混合器３４は、その上流端部に入口３８を有する管状ダクト３６を含む。入口３８は、圧縮機１２から加圧空気２０（図２に示す）を受ける。さらに、ダクト３６は、下流端部に出口４０を含む。出口４０は、噴射組立体３１内に形成された対応する開口を通して燃焼室２６と流体連通状態で結合される。噴射組立体３１は、複数の予混合器３４の集合直径範囲よりも大きな直径を有し、これにより、予混合器３４が燃焼室２６によって形成されたより大きなボリューム内に各々吐出することが可能になる。当技術分野では公知であるように、平形噴射組立体３１は、実質的に平面的である。
【００２２】
この例示的な実施形態では、予混合器３４はまた、ダクト３６内に同心に配置された細長い中央本体４６を含む。各中央本体４６は、ダクト入口３８に隣接する上流端部４７と、ダクト出口４０に隣接するブラフ又は平坦下流端部５０とを含む。各中央本体４６は、ダクト３６との間に実質的に円筒形の装填チャネル５２が形成されるように、該ダクト３６から半径方向内側に間隔を置いて配置される。
【００２３】
加えて、この例示的な実施形態では、予混合器３４はまた、加圧空気２０を旋回させるためのスワーラ４２を含む。スワーラ４２は、ダクト３６内に配置され、幾つかの実施形態では、中央本体４６は、スワーラ４２に結合され、かつ該スワーラ４２のほぼ中心を貫通して延びる。スワーラ４２は、ダクト３６のチャネル５２内に露出した複数の円周方向に間隔を置いて配置された羽根を含む。図３では、スワーラ４２は入口３８により近接しているが、本発明の別の実施形態は、実質的に入口３８と出口４０との間に位置したスワーラを有するか或いは出口４０により近接したスワーラを有する。
【００２４】
燃料噴射器４４は、天然ガスのような燃料２２を各ダクト３６の各チャネル５２内に噴射して、旋回空気２０と混合するようにする。燃焼器２４が使用中である間、燃料−空気の混合気は、チャネル５２を通って出口４０に向って流れかつ燃焼室２６内に流入して、燃焼火炎２５を発生する。幾つかの実施形態では、燃料噴射器４４は、中央本体４６を介して各チャネル５２と流れ連通状態になっている。燃料噴射器４４は、燃料溜め、導管、弁、及び燃料２２を中央本体４６内に送るために必要ないずれかのポンプを含むことができる。図３では、燃料噴射出口４８は、スワーラ４２と出口４０との間に配置されている。燃料噴射出口４８は、燃料２２をチャネル５２内に噴射するために、燃料噴射器４４に結合される。燃料噴射出口４８は、互いに間隔を置いて配置されて燃料を空気と混合するのを可能にするようになった１つ又はそれ以上のオリフィス４９を有することができる。１つの実施形態では、オリフィス４９は、互いに軸方向に間隔を置いて配置される。
【００２５】
本発明の実施形態内で使用する予混合器３４は、様々な寸法及び構成を有することができる。例えば、図７Ａ及び図７Ｂは、１つの実施形態で使用する噴散プレート（後述する）を示しており、この場合、中央の予混合器は、他の予混合器よりも小さい直径を有する。また、スワーラ４２又は燃料噴射オリフィス４９は、燃焼器２４内の各予混合器３４のダクト３６内で異なる軸方向距離に配置することができる。
【００２６】
上述したように、キャップ組立体３０は、ケーシング２８に結合される。キャップ組立体３０は、予混合器３４を囲みかつ該予混合器３４を支持する。図５Ａは、実質的に円筒形の第１のスリーブ６０を含むキャップ組立体３０を示している。幾つかの実施形態では、スリーブ６０には、円周方向に間隔を置いて配置された冷却孔６２が設けられ、これら冷却孔６２は、加圧空気が燃焼室２６内に流入するのを可能にする。キャップ組立体３０は、形状がほぼ円形でありかつその周辺端縁部に沿ってスリーブ６０に溶接された後方プレート（図示せず）を含むことができる。後方プレートは、複数の開口を含み、各開口は、１つの予混合器３４に対応している。キャップ組立体３０が完全に組み立てられた時、後方プレートは、予混合器３４に対する支持を与える。
【００２７】
第１の円筒形スリーブ６０の前方つまり下流端部は、環状端縁部６８にて終端する。スリーブ６０の環状端縁部６８によって形成された開口７０は、噴射組立体７２を受けるように構成される。図５Ａ〜図５Ｃ及び図６に示すように、噴射組立体７２は、複数の開口７６を形成した噴散プレート７４と、後方に延びるプレートスリーブ７８と、複数のリング延長部８０とを含む。一般的に、噴射組立体（図３に示す噴射組立体３１のような）は、燃料−空気混合気流の方向に対して実質的に垂直な平面を形成する。図４、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６は、空気流に対して垂直でない噴射組立体７２を示している。噴射組立体７２は、空気流に対して僅かに斜めになった傾斜ダンプ平面１９０を形成する。
【００２８】
図６に示すように、各リング延長部８０は、リングチャネルを囲みかつ該リングチャネルを形成する側壁部分８１を含む。リング延長部８０は、傾斜端縁部８３を形成する側壁８１の前端部にて終端する。端縁部８３は、リング延長部８０の前方開口８５を形成する。リング延長部８０はまた、後端縁部８７を形成する後端部にて終端する。幾つかの実施形態では、後端縁部８７及び隣接する側壁８１の一部分は、スロットを形成される。後端縁部８７は、延長部８０の外周部を形成し、この外周部は一般的に、予混合器３４の端部を受けるのに十分なほど大きい。しかしながら、延長部８０の外周部はまた、予混合器３４によって受けられるように構成することができる。使用時には、各リング延長部８０は、対応する予混合器３４と実質的に軸方向に整列した状態になる。
【００２９】
各リング延長部８０の傾斜端縁部８３は、噴散プレート７４の対応する開口端縁部７７と結合するように構成される。各開口端縁部７７は、噴散プレート７４の開口７６を形成する。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、幾つかの実施形態では、噴散プレート７４は、複数の冷却孔８６を含む。冷却孔８６は、真っ直ぐに又は傾斜状にすることができる。１つの実施形態では、冷却孔８６は、真っ直ぐである。冷却孔８６は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、噴散プレート７４上で多様なパターンを有することができる。
【００３０】
後方に延びるプレートスリーブ７８は、側壁部分７９と外側端縁部８２とを含み、この例示的な実施形態では、外側端縁部８２は、楕円形状の開口（図示せず）を形成する。端縁部８２は、噴散プレート７４の外側端縁部８４と結合する。噴射組立体７２は、予混合器３４に対して傾斜したつまり斜めに向いているので、幾つかの実施形態では、プレートスリーブ開口、噴散プレート開口７６、開口端縁部７７、噴散プレート７４、延長部開口８５及び端縁部８３の各々は、僅かに長円形又は楕円形の形状を有する。１つ実施形態では、噴射組立体７２は、予混合器３４の各ダクト出口４０に対して約２６°の角度に向いている。ダクト出口４０は、空気流に対してほぼ垂直である。
【００３１】
プレートスリーブ７８は、その後端部において第１の円筒形スリーブ６０に受けられるような寸法にされ、スリーブ６０によって受けられた（図５Ａ〜図５Ｃに示すように）後に、該スリーブ６０に結合される。１つの実施形態では、プレートスリーブ７８は、円筒形スリーブ６０に対してリベット止めされる。
【００３２】
環状のリーフスプリング９２（図３、図４及び図５Ｃに示す）が、スリーブ６０の前方部分の周りに固定され、キャップ組立体３０及び／又はケーシング２８のいずれか又は両方と係合するようになっている。１つの実施形態では、スプリング９２は、ケーシング２８の後端部内にキャップ組立体３０を挿入した時に、燃焼ケーシング２８の内表面と係合するように構成される。
【００３３】
図４は、本発明の例示的な実施形態を示している。具体的には、図４は、上述した燃焼器２４と実質的に同様である燃焼器１２４の一部分を拡大して示している。図４に示すように、燃料−空気混合気は、噴射組立体７２によってかつ傾斜ダンプ平面１９０を通して燃焼室１２６に流入する。噴射組立体７２は、各予混合器１３４についての距離Ｌを効果的に変化させ、それによって、圧力振動に位相ずれを生じさせて該振動が互いに破壊的に干渉し、それによって燃焼ダイナミックスを低減するようにする。各リング延長部８０は、予混合器１３４を受ける。幾つかの実施形態では、各予混合器１３４の前方部分は、噴射組立体７２に対して固定されておらず、それによってキャップ組立体３０のその他の部品も取外さずに、修理及び／又は交換のために各予混合器１３４を取外すのを可能にする。
【００３４】
燃焼器１２４は、複数の予混合器１３４を含み、各予混合器１３４は、中央本体１４６と、チャネル１５２と、スワーラ（図示せず）とを含む。燃料噴射出口１４８は、噴射組立体７２に結合された対応する予混合器１３４内に燃料を噴射する。各噴射組立体７２は、各予混合器１３４内の燃料−空気混合気が移動しなくてはならない距離（ΔＬ１及びΔＬ２として示す）を長くする。この距離は、出口１４８から下流方向に傾斜ダンプ平面１９０まで測定され、このダンプ平面１９０は、おおよそ火炎１２５の火炎前面が発生する場所である。
【００３５】
噴散プレート７４及び中央本体１４６は協働して、燃焼火炎１２５のための保炎器として作用するブラフ体を形成する。噴射組立体７２を使用している間、チャネル１５２の増大した軸方向距離は、保炎器として作用するこの能力に影響を与えることができる。例えば、燃焼は、リング延長部８０内で発生させることができる。従って、幾つかの実施形態では、中央本体延長部２４６が１つ又はそれ以上の中央本体１４６に加えられる。さらに、幾つかの実施形態では、燃料−空気混合気を流すのを可能にしかつキャップ漏れを防止するのを可能にするために、予混合器ダクト延長部１５０がダクト１３６に加えられる。
【００３６】
噴射組立体７２は、異なる運転条件下で過度の圧力振動を引き起こさないように燃焼を調整する（つまり、フィードバック利得を減少させる）方法を提供する。この調整は、キャップを異なる角度に傾斜させ、それによって異なる予混合器に対して相対音響フィードバック長さを変化させることによって達成することができる。角度Ｔ（又はθ）は、軸線９０とダンプ平面１９０とによって形成された角度として定義される。軸線９０（図３及び図４に示す）は、燃料−空気混合気流の方向に対して実質的に垂直である。幾つかの実施形態では、角度Ｔは、２６°よりも小さいか又はそれに等しい。１つの実施形態では、角度Ｔは、２６°に等しい。
【００３７】
幾つかの実施形態では、燃焼器１２４を調整するのを可能にするために又は拡張スパークプラグ干渉を低減するのを可能にするために、噴散プレート７４（及び噴射組立体７２）は、上流から見て時計方向又は反時計方向に回転される。１つの実施形態では、この回転は、反時計方向に約２８．５°である。
【００３８】
本発明はまた、上述した燃焼器１２４と同様であって、燃焼ダイナミックスを低減するように構成された燃焼器を製造する方法を提供する。この方法は、複数の予混合器を噴射組立体に結合する段階を含む。噴射組立体は、噴散プレートと、プレートスリーブと、複数のリング延長部とを含み、各噴射組立体は、対応するリング延長部に結合される。予混合器は、上述した予混合器３４及び１３４と実質的に同様に構成される。
【００３９】
本発明はまた、上述した噴射組立体７２と同様な噴射組立体を製造する方法を提供する。この方法は、開口を有する噴散プレートに対して噴射スリーブの端縁部を結合する段階を含む。この方法はさらに、噴散プレートの各開口をリング延長部に結合する段階を含む。噴射組立体は、キャップ組立体に受けられるように構成される。
【００４０】
本発明はまた、燃焼器内における燃焼ダイナミックスを低減する方法を提供する。燃焼器は、上流端にキャップ組立体をかつ下流端に出口を有し、また複数の予混合器を含んだ燃焼室を含む。この方法は、複数の燃料噴射オリフィスを有する燃料噴射器を介して、複数の予混合器の各予混合器内部に燃料を噴射する段階を含む。この方法はまた、各予混合器内で空気を燃料と混合して燃料−空気混合気を形成し、次にこの混合気を各予混合器の混合気を燃焼させる燃焼室内に吐出する段階を含む。この燃焼により、対応する火炎が生じる。火炎は、対応する予混合器の燃料噴射オリフィスから距離Ｌにおいて発生する。対応する火炎は、燃料濃度波として混合気を振動させ、対応する燃料濃度波は互いに位相ずれになり、つまり互いに破壊的に干渉するようになる。
【００４１】
燃焼ダイナミックスを低減するための上記の燃焼器、組立体及び方法は、幾つかの燃焼器構成要素の有効寿命を延長するのを可能にし、また燃焼器構成要素をコスト効果がありかつ信頼性がある方式で製作することを可能にする。より具体的には、本明細書に記載した燃焼器及び方法は、タービンエンジン構成要素の寿命を高めるのを可能にする。
【００４２】
以上、燃焼ダイナミックスを低減するための方法、燃焼器及び噴射組立体の例示的な実施形態について詳述している。本方法、燃焼器及び噴射組立体は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本方法のステップ及び／又は燃焼器及び組立体の構成要素は、本明細書に記載したその他のステップ及び／又は構成要素とは独立してかつ別個に利用することができる。さらに、記載した方法ステップ及び／又は燃焼器構成要素はまた、その他の方法及び／又は燃焼器内に形成し或いはその他の方法及び／又は燃焼器と組合せて使用することができ、本明細書に記載したような方法及び燃焼器のみでの実施に限定されるものではない。
【００４３】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】熱音響結合時に発生する例示的なフィードバックループを示す図。
【図２】例示的な燃焼タービンエンジンの概略図。
【図３】図２に示すタービンエンジンで使用することができる燃焼器組立体の一部分の部分図。
【図４】図２に示す燃焼タービンエンジンで使用することができる例示的なキャップ組立体の拡大断面図。
【図５Ａ】図２に示す燃焼タービンエンジンで使用することができかつ１つの組立の段階にあるキャップ組立体の斜視図。
【図５Ｂ】図２に示す燃焼タービンエンジンで使用することができかつ別の組立の段階にあるキャップ組立体の斜視図。
【図５Ｃ】図２に示す燃焼タービンエンジンで使用することができかつ別の組立の段階にあるキャップ組立体の斜視図。
【図６】図５Ａ〜図５Ｃに示すキャップ組立体で使用することができる例示的な噴射組立体を示す図。
【図７Ａ】図６に示す噴射組立体で使用することができる例示的な噴散プレートを示す図。
【図７Ｂ】図６に示す噴射組立体で使用することができる例示的な噴散プレートを示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０  燃焼タービンエンジン
１２  圧縮機
１４  燃焼器組立体
１６  燃焼室
１７  タービン
１８  燃料ノズル組立体
１９  ロータ
２０  加圧空気
２２  燃料
２４  燃焼器
２５  燃焼火炎
２６  燃焼室
２８  ケーシング
３０  キャップ組立体
３１  噴射組立体
３２  出口
３４  予混合器
３６  ダクト
３８  入口
４０  出口
４２  スワーラ
４４  燃料噴射器
４６  中央本体
４７  上流端部
４８  燃料噴射出口
４９  燃料噴射オリフィス
５０  下流端部
５２  チャネル
６０  円筒形スリーブ
６２  冷却孔
６８  環状端縁部
７０  開口
７２  噴射組立体
７４  噴散プレート
７６  プレート開口
７７  開口端縁部
７８  プレートスリーブ
７９  側壁部分
８０  リング延長部
８１  側壁
８２  外側端縁部
８３  端縁部
８４  外側端縁部
８５  前方開口
８６  冷却孔
８７  後端縁部
９０  軸線
９２  リーフスプリング
１２４  燃焼器
１２５  火炎
１２６  燃焼室
１３０ キャップ組立体
１３４  予混合器
１３６  ダクト
１４６  中央本体
１４８  燃料噴射出口
１５０  予混合器ダクト延長部
１５２  チャネル
１９０  ダンプ平面
２４６  中央本体延長部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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