(57)【要約】【課題】  本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。【解決手段】  ガスタービンエンジン燃焼器（１６）用のミキサ組立体(４１)は、プレミキサ（４２）と、流体の流れを通過させてプレミキサ内に導くエアスワーラ（６０）と、エアスワーラから下流に延びるドームプレート（４０）と、エアスワーラ及びドームプレートの少なくとも１つから下流に延びる熱シールド（１８０）とを含む。熱シールドは、下流側（１８８）及び上流側（１８６）を含む。プレミキサ及びドームプレートの少なくとも１つは、熱シールドの少なくとも一部にインピンジメント冷却を施すための冷却用流体を受けるように構成された少なくとも１つの冷却開口部（１５０）を含む。【選択図】      図２
2004184072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン燃焼器（１６）用のミキサ組立体（４１）であって、
プレミキサ（４２）と、
流体の流れを通過させて前記プレミキサ内に導くエアスワーラ（６０）と、
前記エアスワーラから下流に延びるドームプレート（４０）と、
前記エアスワーラ及び前記ドームプレートの少なくとも１つから下流に延びる熱シールド（１８０）と、を含み、
前記熱シールドは、下流側（１８８）及び上流側（１８６）を含み、前記プレミキサ及び前記ドームプレートの少なくとも１つは、前記熱シールドの少なくとも一部にインピンジメント冷却を施すための冷却用流体を受けるように構成された少なくとも１つの冷却開口部（１５０）を含む、
ことを特徴とするミキサ組立体（４１)。
【請求項２】
前記熱シールド（１８０）は、前記プレミキサ（４２）の少なくとも一部を形成し、該熱シールドの上流側（１８６）と下流側（１８８）との間で延びる少なくとも１つの開口部（１９４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のミキサ組立体(４１)。
【請求項３】
前記少なくとも１つの冷却開口部（１５０）は、前記熱シールドの開口部（１９４）により前記プレミキサ（４２）と流れ連通状態で結合されていることを特徴とする、請求項２に記載のミキサ組立体(４１)。
【請求項４】
前記熱シールド（１８０）は、締結具により前記ドームプレート（４０）に結合されていることを特徴とする、請求項２に記載のミキサ組立体(４１)。
【請求項５】
前記熱シールド（１８０）は、ろう付けにより前記ドームプレート（４０）に結合されていることを特徴とする、請求項２に記載のミキサ組立体(４１)。
【請求項６】
前記熱シールドの少なくとも１つの開口部（１９４）は、該開口部を通って流れる流体を、前記プレミキサ（４２）中に吐出する前に加速するように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のミキサ組立体(４１)。
【請求項７】
前記熱シールドの少なくとも１つの開口部（１９４）は、前記プレミキサ（４２）内の混合の向上を促進するように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のミキサ組立体(４１)。
【請求項８】
前記熱シールドの少なくとも１つの開口部（１９４）は、流体が前記スワーラ（６０）から吐出される方向とほぼ平行な方向に該開口部から流体を吐出するように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のミキサ組立体(４１)。
【請求項９】
ミキサ組立体(４１)と燃焼室（３０）とを含み、前記ミキサ組立体は、プレミキサ（４２）と、ドームプレート（４０）と、熱シールド（１８０）とを含み、前記プレミキサは、流体の流れを通過させて該プレミキサ内に導くためのエアスワーラ（６０）を含み、前記ドームプレートは、前記エアスワーラから下流に延びており、前記熱シールドは、前記エアスワーラ及び前記ドームプレートの少なくとも１つから下流に延び、かつ下流側（１８８）及び上流側（１８６）を含み、前記下流側は、前記燃焼室と前記上流側との間に位置し、前記プレミキサ及び前記ドームプレートの少なくとも１つは、それを貫通して、前記熱シールドの少なくとも一部にインピンジメント冷却を施すための冷却用流体を吐出する少なくとも１つの開口部（１５０）を含むことを特徴とするガスタービンエンジン燃焼器（１６）。
【請求項１０】
前記ミキサ組立体の熱シールド（１８０）は、締結具及びろう付けの少なくとも１つにより、前記ドームプレート（４０）に結合されていることを特徴とする、請求項９に記載のガスタービンエンジン燃焼器（１６）。
【請求項１１】
前記ミキサ組立体の熱シールド（１８０）は、前記プレミキサ（４２）の少なくとも一部を形成し、該熱シールドの上流側(１８８）と下流側（１８６）との間で延びる少なくとも１つの開口部（１９４）を含み、前記開口部は、前記プレミキサ（４２）と流れ連通していることを特徴とする、請求項１０に記載のガスタービンエンジン燃焼器（１６）。
【請求項１２】
前記ミキサ組立体の少なくとも１つの開口部（１５０）は、前記熱シールドの開口部（１９４）により前記プレミキサ（４２）と流れ連通した状態で結合されていることを特徴とする、請求項１１に記載のガスタービンエンジン燃焼器（１６）。
【請求項１３】
前記熱シールドの少なくとも１つの開口部（１９４）は、該開口部を通って流れる流体を、前記プレミキサ（４２）中に吐出する前に加速するように構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のガスタービンエンジン燃焼器（１６）。
【請求項１４】
前記熱シールドの少なくとも１つの開口部（１９４）は、該開口部を通って流れる流体を、前記スワーラ（６０）により前記プレミキサ中に吐出される流体よりも高い圧力で前記プレミキサ（４２）中に吐出するように構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のガスタービンエンジン燃焼器。
【請求項１５】
前記熱シールドの少なくとも１つの開口部（１９４）は、前記プレミキサ（４２）内の混合の向上を促進するように構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のガスタービンエンジン燃焼器（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般的に燃焼器に関し、より具体的には、ガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界的な大気汚染問題により、国内的にも国際的にもより厳しい排出基準が導入される結果となった。産業用航空エンジンによる汚染物質エミッションは、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、及び一酸化炭素（ＣＯ）のエミッションを規制する環境保護局（ＥＰＡ）基準の対象となる。一般的に、エンジンエミッションは、高い火炎温度のために形成されるもの（ＮＯｘ）と、燃料・空気の反応を完全には行うことができない低い火炎温度のために生成されるもの（ＨＣ及びＣＯ）との２つの部類に分かれる。
【０００３】
少なくとも一部の公知のガスタービン燃焼器は、１０個乃至３０個のミキサを含み、これらミキサにより、高速空気をディーゼル燃料のような液体燃料、又は天然ガスのようなガス燃料と混合する。これらのミキサは、通常、スワーラの中心部に設置された単一の燃料インジェクタから構成され、該スワーラが、流入空気を旋回させて火炎安定性及び混合を向上させる。燃料インジェクタ及びミキサの両方共が燃焼器ドームに設置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼器は、ミキサ組立体とドーム組立体の保護を可能にする熱シールドとを含む。熱シールドは、空気をドームに最も近い側に衝突させることにより冷却を施されて、該熱シールドの作動温度が所定の限界値内に確実に保たれるようにする。使用済みインピンジメント冷却用空気は、ミキサ組立体の下流の燃焼室に導入される。しかしながら、使用済みインピンジメント冷却用空気がミキサ組立体の下流に導かれるため、使用済み冷却用空気は、火炎前面に入る前に効果的に燃料と混合せず、従って、ＮＯxエミッションに悪影響を及ぼす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様において、燃焼器を含むガスタービンエンジンを運転する方法が提供される。燃焼器は、少なくとも１つのプレミキサ組立体と、ドームプレートと、熱シールド組立体とを備える。この方法は、高い圧力源からエアスワーラを通してプレミキサ内に流体を吐出する段階を含む。冷却用空気は、ドームプレート及びプレミキサ組立体の少なくとも１つを通して吐出されて、熱シールド組立体にインピンジメント冷却を施す。
【０００６】
本発明の別の態様において、ガスタービンエンジン燃焼器用のミキサ組立体が提供される。ミキサ組立体は、空気流を混合室内に導くためのエアスワーラを含むプレミキサを備える。ミキサ組立体は、プレミキサ及びドームプレートから下流に延びる熱シールド組立体を備えた状態で燃焼器内に設置される。熱シールドは、下流側及び上流側を備える。ドームプレートは、熱シールドの少なくとも一部にインピンジメント冷却を施すための冷却用空気を吐出するように構成された開口部を備える。
【０００７】
更に別の態様において、ミキサ組立体と燃焼室とを備えたガスタービンエンジン燃焼器が提供される。ミキサ組立体は、空気流を混合室内に導くためのエアスワーラを含むプレミキサを備える。ミキサ組立体は、プレミキサ及びドームプレートから下流に延びる熱シールド組立体を備えた状態で燃焼器内に設置される。熱シールドは、下流側及び上流側を備える。ドームプレートは、熱シールドの少なくとも一部にインピンジメント冷却を施すための冷却用空気を吐出するように構成された開口部を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、低圧圧縮機１２、高圧圧縮機1４、及び燃焼器１６を含むガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０はまた、高圧タービン１８及び低圧タービン２０を含む。
【０００９】
運転中、空気が低圧圧縮機１２を通って流れ、加圧された空気は、低圧圧縮機１２から高圧圧縮機１４に供給される。高度に加圧された空気は、燃焼器１６に送り込まれる。燃焼器１６からの空気流（図１には示さず）は、タービン１８及び２０を駆動する。１つの実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、ＣＦＭ internationalから入手可能なＣＦＭ型エンジンである。別の実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、オハイオ州シンシナチ所在のGeneral Electric Companyから入手可能なＬＭ６０００ ＤＬＥ型エンジンである。
【００１０】
図２は、図１に示すエンジン１０と同様の、ガスタービンエンジンに用いるための燃焼器１６の断面図であり、図３は、区域３に沿った燃焼器１６の部分拡大図である。燃焼器１６は、環状の半径方向外側ライナ３２及び半径方向内側ライナ３４により形成された燃焼域すなわち燃焼室３０を含む。より具体的には、外側ライナ３２は燃焼室３０の外側境界面を形成し、また内側ライナ３４は燃焼室３０の内側境界面を形成する。ライナ３２及び３４は、該ライナ３２及び３４の周りを周方向に延びる環状の燃焼器ケーシング３６の半径方向内側に位置する。
【００１１】
燃焼器１６はまた、それぞれ外側ライナ３２及び内側ライナ３４の上流に取り付けられた複数の環状ドーム４０を含む。ドーム４０は燃焼室３０の上流端を形成し、またミキサ組立体４１が、ドーム４０の周りに周方向に間隔を置いて配置されて、燃料及び空気の混合気を燃焼室３０に供給する。燃焼器１６が２つの環状ドーム４０を含むので、この燃焼器１６は、二重式環状燃焼器（ＤＡＣ)として知られている。これに代えて、燃焼器１６は、単式環状燃焼器（ＳＡＣ）又は三重式環状燃焼器とすることもできる。
【００１２】
各ミキサ組立体４１は、パイロットミキサ４２と、主ミキサ４４と、それらの間に延びる環状のセンタボデー４３とを含む。センタボデー４３は、パイロットミキサ４２と流れ連通しかつ該パイロットミキサ４２の下流に位置するチャンバ５０を形成する。チャンバ５０は、対称軸線５２を有しており、ほぼ円筒形の形状である。パイロットセンタボデー５４は、チャンバ５０内に延び、対称軸線５２に対して対称的に取り付けられる。１つの実施形態において、センタボデー５４は、燃料の液滴をパイロットチャンバ５０内に供給するための燃料インジェクタ５８を含む。
【００１３】
パイロットミキサ４２はまた、１対の同心に取り付けられたスワーラ６０を含む。より具体的には、例示的な実施形態において、スワーラ６０は、アキシャルスワーラであり、一体に形成されたパイロット内側スワーラ６２とパイロット外側スワーラ６４とを含む。別の形態では、内側スワーラ６２及び外側スワーラ６４は、個別の部品である。パイロット内側スワーラ６２は環状であり、センタボデー５４の周りに周方向に配置される。パイロット外側スワーラ６４は、パイロット内側スワーラ６２とセンタボデー４３の半径方向内側表面７８との間に周方向に配置される。各スワーラ６２及び６４は、複数のベーン（図示せず）を含む。ガス燃料噴射口（図示せず）が、パイロット外側スワーラベーン６４の後縁近傍でパイロット外側スワーラベーン６４に隣接して延びる表面１０３内に設置される。スワーラ６２及び６４、並びに噴射口の位置は、エンジンの低出力運転時に、所望の点火特性、リーン安定性、かつ低い一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）エミッションが得られるように選択される。１つの実施形態において、パイロットスプリッタ（図示せず）が、半径方向にパイロット内側スワーラ６２とパイロット外側スワーラ６４との間に配置され、パイロット内側スワーラ６２及びパイロット外側スワーラ６４から下流に延びる。
【００１４】
１つの実施形態において、パイロットスワーラ６２は、それを通って流れる空気を、パイロットスワーラ６４を通って流れる空気と同じ方向に旋回させる。別の実施形態において、パイロット内側スワーラ６２は、それを通って流れる空気を、パイロット外側スワーラ６４がそれを通って流れる空気を旋回させる第２の方向と反対方向の第１の方向に旋回させる。
【００１５】
主ミキサ４４は、センタボデー４３の半径方向外側表面１００と組み合わさって環状のプレミキサキャビティ８２を形成する外側スロート表面８１を含む。主ミキサ４４は、パイロットミキサ４２に対して同心に位置合わせされ、パイロットミキサ４２の周りを周方向に延びる。
【００１６】
ドームプレート８０は、該ドームプレート８０を貫通する複数の開口部８６を含む。１つの実施形態において、開口部８６は、対称軸線５２の周りでほぼ周方向に延びる一連の穴である。別の実施形態において、開口部８６は、対称軸線５２の周りでほぼ周方向に延びる一連の溝つきスロットである。
【００１７】
例示的な実施形態において、環状センタボデー４３は、該センタボデーの半径方向外側表面１００に設置された複数の噴射ポート９８を含み、該噴射ポートは、センタボデー４３から半径方向外向きに主ミキサキャビティ８２中に燃料を噴射する。燃料噴射ポート９８は、主ミキサ４４内の周方向の燃料・空気の混合を促進する。例示的な実施形態において、センタボデー４３は、複数列の周方向に間隔を置いて配置された噴射ポート９８を含む。別の実施形態において、センタボデー４３は、周方向に間隔を置いて配置された列には配列されていない複数の噴射ポート９８を含む。更に別の実施形態においては、環状センタボデー４３は、燃料噴射ポート９８を含まない。噴射ポート９８の位置は、燃料・空気の混合の度合を調整して、変化するエンジン運転状態のもとで低い窒素酸化物（ＮＯx）エミッションを達成し、また完全燃焼を保証するように選択される。更に、噴射ポートの位置はまた、燃焼の不安定性を減少又は防止するのを促進するように選択される。
【００１８】
センタボデー４３は、パイロットミキサ４２と主ミキサ４４とを分離する。従って、パイロットミキサ４２は、パイロットによる運転時に主ミキサ４４から覆い隠されて、パイロットの性能の安定性及び効率を向上させると同時に、ＣＯ及びＨＣエミッションを減少させることを可能にする。更に、センタボデー４３は、燃焼器１６中に噴射されたパイロット燃料を完全に燃焼終了させるのを促進するような形状にされる。より具体的には、センタボデー４３の内側通路壁１０２は、入口部分１０３と、収束表面１０４と、後部シールド１０６とを含む。
【００１９】
表面１０４は、入口部分１０３から後部シールド１０６まで延び、パイロットミキサ４２内にベンチュリスロート１０７を形成する。後部シールド１０６は、表面１０４と、センタボデー４３の半径方向外側壁１１０の下流に形成された環状リップ１０８との間を延びる。別の実施形態において、センタボデー４３はリップ１０８を含まない。例示的な実施形態において、リップ１０８は、壁１１０と該リップ１０８との間にキャビティ１１４が形成されるように、後部シールド１０６から半径方向外向きに延びる。
【００２０】
スワーラ１４０は、ラジアル流入サイクロンスワーラであり、該スワーラからの流体の流れは、対称軸線５２に向けて半径方向内向きに吐出される。別の実施形態において、スワーラ１４０は、コニカルスワーラである。より具体的には、例示的な実施形態において、スワーラ１４０は、燃料源（図示せず）に流れ連通した状態で結合され、従って、該スワーラから燃料を噴射するように構成され、そのことが、スワーラ１４０から半径方向内向きにまた噴射ポート９８から半径方向外向きに噴射される燃料の燃料・空気の混合を向上させるのを促進する。別の実施形態において、第１のスワーラ１４０は、同一方向に回転又は反対方向に回転することができる旋回翼（図示せず）の複数の対に分割される。
【００２１】
スワーラ１４０は、フェルール組立体１５４を介してドームプレート８０の上流側１４５に当接して結合される。熱シールド１８０は、保持ナット１４６によりドームプレート８０に結合される。保持ナット１４６、スペーサ１６０、ドームプレート８０、及び熱シールド１８０は、スワーラ１４０の上流からキャビティ８２まで延びる少なくとも１つの通路１５０を形成する。１つの実施形態において、通路１５０は、対称軸線５２の周りでほぼ周方向に延びる一連の穴である。別の実施形態において、通路１５０は、対称軸線５２の周りでほぼ周方向に延びる一連のスロットである。例示的な実施形態において、スワーラの通路１５０は、該通路１５０から吐出される流体が下流方向かつ半径方向内向きに向けられるように、対称軸線５２に対して斜めに配置される。
【００２２】
部分１４４内においてプレミキサキャビティ８２の半径方向外側に配置されたフェルール組立体１５４は、上流の空気をスワーラキャビティ８２からシールすることを可能にする。従って、フェルール組立体１５４は、キャビティ８２内に流入する空気の量を制御することを可能にする。
【００２３】
環状のスペーサ１６０が、スワーラ１４０に結合され、かつ該スワーラ１４０から下流に延びる。より具体的には、例示的な実施形態において、スペーサ１６０は、ほぼＬ形の形状であり、スワーラ１４０に当接して結合された半径方向内側部分１６２とドームプレート８０の下流側１６６に当接して結合された半径方向外側部分１６４とを含み、環状の空隙１７０がドームプレート８０とスペーサ１６０とにより形成されかつ境界付けられるようになる。
【００２４】
スワーラの通路１５０は、該通路１５０を通って流れる流体が空隙１７０内に吐出されるように、該空隙１７０と流れ連通している。流体はその後、空隙１７０からスペーサ１６０内に形成された開口部１７４を通って吐出される。より具体的には、スペーサの開口部１７４は、スペーサ１６０の半径方向外側１７６から該スペーサ１６０の半径方向内側１７８まで延びる。１つの実施形態において、開口部１７４は、対称軸線５２の周りでほぼ周方向に延びる一連の穴である。別の実施形態において、開口部１７４は、対称軸線５２の周りでほぼ周方向に延びる一連のスロットである。例示的な実施形態において、スペーサ開口部１７４は、該開口部１７４から吐出される流体が下流方向かつ半径方向内向きに向けられるように、対称軸線５２に対して斜めに配置される。
【００２５】
熱シールド１８０は、スワーラ１４０に結合され、軸方向部分１８２と該軸方向部分１８２からほぼ垂直にかつ半径方向外向きに延びる半径方向部分１８４とを含む。より具体的には、軸方向部分１８２は、上流端１８６から半径方向部分１８４まで延び、半径方向部分１８４は、軸方向部分１８２から下流端１８８まで延びる。１つの実施形態において、熱シールドの軸方向部分１８２は、それに限定するのではないが、該軸方向部分１８２内に形成されたボス１９０とスペーサ部分１６２とを貫通してスワーラの下流部分１４４内に延びるねじ付き締結具(図示せず)のような機械的手段によりスワーラ１４０に結合される。別の実施形態において、熱シールドの軸方向部分１８２は、ろう付けのような非機械的手段によりスワーラ１４０に結合される。ボス１９０は、熱シールド１８０がスワーラ１４０に結合されるとスペーサ１６０と熱シールドの軸方向部分１８２との間に空隙１９２が形成されるように、該熱シールドの軸方向部分１８２から外向きに延びる。
【００２６】
熱シールドの軸方向部分１８２は、それを貫通する少なくとも１つの開口部１９４を含む。具体的には、開口部１９４は、空隙１９２とプレミキサキャビティ８２との間を延びる。より具体的には、開口部１９４は、該開口部１９４から吐出される流体が該開口部を通って加速され、対称軸線５２にほぼ垂直でかつスワーラ１４０からキャビティ８２中に吐出される流体の方向にほぼ平行な方向に、プレミキサキャビティ８２中に半径方向内向きに吐出されるように配向される。
【００２７】
熱シールドの半径方向部分１８４は、下流端１８８でドームプレートの下流側１６６に結合される。より具体的には、下流端１８８は、半径方向部分１８４からほぼ垂直に延びる。従って、半径方向部分１８４がドームプレートの下流側１６６に結合されると、半径方向部分１８４の上流側表面２００は、ドームプレートの下流側１６６から距離２０２に位置する。
【００２８】
燃料供給システムが、燃料を燃焼器１６に供給するようになっており、パイロット燃料回路及び主燃料回路を含む。パイロット燃料回路は、パイロットミキサ４２に燃料を供給し、主燃料回路は、主ミキサ４４に燃料を供給し、かつ燃焼器１６内で発生する窒素酸化物エミッションを制御するために用いられる複数の独立した燃料段を含む。
【００２９】
運転において、ガスタービンエンジン１０が始動してアイドリング運転状態で運転されると、燃料及び空気が燃焼器１６に供給される。ガスタービンのアイドリング運転状態では、燃焼器１６は、パイロットミキサ４２のみを使用して作動する。パイロット燃料回路が、パイロット燃料インジェクタ５８を通して、又はパイロット外側スワーラベーン６４を通して燃焼器１６に燃料を噴射する。同時に、空気流は、パイロットスワーラ６０及び主ミキサスワーラ１４０に流入する。より具体的には、空気流は、パイロットミキサ４２の下流のパイロット火炎域内に向けられる。パイロットミキサ４２は、燃焼器の全燃料・空気混合比が所定のリーン可燃限界を下回る場合、ほぼ理論空燃比又は燃料リッチ状態で作動可能である。より具体的には、パイロット火炎は、ベンチュリスロート１０７に隣接してかつ該ベンチュリスロート１０７の下流に集中する状態になり、環状センタボデー４３により主ミキサ４４を通して吐出される主空気流から覆い隠される。
【００３０】
エンジン１０がアイドリング運転から部分出力運転に出力を増大されると、パイロットミキサ４２への燃料流が増加され、燃料リッチのパイロット火炎を生じさせる。この運転モード中は、パイロット火炎による生成物は、主ミキサスワーラ１４０を通して吐出される空気流と混合し、燃焼室３０を出る前に更に酸化される。
【００３１】
パイロットのみの部分出力モードから、燃料流がパイロットミキサ４２及び主ミキサ４４に供給される高出力運転モードへの移行は、燃料流量がミキサ４２及び４４の両方における完全燃焼を支えるのに十分である場合に生じる。より具体的には、ガスタービンエンジン１０がアイドリング運転状態から増大出力運転状態に加速されると、追加の燃料及び空気が燃焼器１６内に導入される。増大出力運転状態では、パイロット燃料段に加えて、主ミキサ４４には、スワーラ１４０を通して半径方向内向きに及び／又は燃料噴射ポート９８から半径方向外向きに噴射された燃料が供給される。主ミキサスワーラ１４０は、半径方向及び周方向の燃料・空気の混合を促進して、燃焼のためのほぼ均一な燃料及び空気の分配をもたらす。燃料・空気混合気を均一に分配することは、完全燃焼を達成して高出力運転時のＮＯxエミッションを減少させるのを促進する。
【００３２】
更に、運転中、空気流は、ドームプレートの開口部８６を通りかつスワーラの通路１５０を通って下流に向けられる。スワーラの通路１５０から吐出された空気流はその後、熱シールド１８０のインピンジメント冷却のためにスペーサの開口部１７４を通して導かれる。より具体的には、通路１５０、開口部８６及び開口部１７４から吐出された空気流は、熱シールドの上流側表面２００にインピンジメント冷却を施す。
【００３３】
熱シールドの上流側表面２００に衝突した後、使用済み冷却用流体はその後空隙１９２を通して導かれ、熱シールドの開口部１９４からプレミキサキャビティ８２内に半径方向内向きに向けられる。より具体的には、インピンジメント冷却に用いられた冷却用流体は、ドームプレート８０を通して加速されて熱シールドの表面２００に衝突した後、全圧における純損失を生じる。使用済み流体はその後、熱シールドの開口部１９４を通して加速され、プレミキサキャビティ８２内に導入される。スワーラ１４０を通ってプレミキサキャビティ８２内に流入する空気の全圧は、空気が上流のほぼ停滞した状態からスワーラ１４０を通りプレミキサキャビティ８２へと流れるにつれて減少する。従って、熱シールドの開口部１９４を通ってキャビティ８２に入る使用済み冷却用流体の圧力は、スワーラ１４０を通ってキャビティ８２内に流入する空気の圧力よりも高く、またキャビティ８２内の空気・燃料混合気の局所静圧をも超える。生成された圧力差は、使用済み冷却用流体と、スワーラ１４０を通ってキャビティ８２に流入する空気と、キャビティ８２内の空気・燃料混合気との効率的な混合を促進する。より具体的には、混合気がキャビティ８２を出る前に、圧力差により、使用済み冷却用流体の空気・燃料混合気との完全な混合が促進される。更に、開口部１５０、８６、１７４、及び１９４の大きさ、配向、及び数は、そのような混合を高めるのを促進するように可変的に選択される。
【００３４】
上記の燃焼器は、費用効果が良くかつ高い信頼性がある。燃焼器は、ドームプレートに結合されたスワーラ及び熱シールドを備えるミキサ組立体を含む。ドームプレート及びスワーラは、熱シールドのインピンジメント冷却のために冷却用流体を下流に導く冷却開口部を含む。使用済み冷却用流体はその後、プレミキサキャビティ内の空気・燃料混合気の局所静圧を越える圧力でプレミキサキャビティ内に導入される。従って、混合気がプレミキサキャビティから吐出される前に、圧力差により、使用済み冷却用流体と空気・燃料混合気との混合の向上が促進される。その結果、燃焼器は、高い燃焼効率でかつ低い一酸化炭素、窒素酸化物、及び排煙エミッションで作動する。
【００３５】
燃焼器組立体の例示的な実施形態を上に詳細に説明している。このシステムは、本明細書に説明する特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各組立体の部品は、本明細書に説明する他の部品から独立してかつ個別に利用することができる。燃焼器組立体の各部品は、他の燃焼器組立体の部品と組み合わせて用いることも可能である。
【００３６】
本発明を種々の特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明は特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更形態で実施可能であることは、当業者には理解されるであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】燃焼器を含むガスタービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンに用いることができる例示的な燃焼器の断面図。
【図３】区域３に沿った、図２に示す燃焼器の一部の拡大図。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ガスタービンエンジン
１６  燃焼器
３０  燃焼室
３２  外側ライナ
３４  内側ライナ
３６  燃焼器ケーシング
４０  ドーム
４１  ミキサ組立体
４２  パイロットミキ
４３  センタボデー
４４  主ミキサ
５０  チャンバ
【図１】
2004184072.tif 000003
【図２】
2004184072.tif 000004
【図３】
2004184072.tif 000005