(57)【要約】本発明の旋回拡散送出燃焼器は、円筒状の燃焼器筒と、この燃焼器筒の上流端部に取り付けられた燃料・空気混合装置とを含む。混合装置は、一般に、環状外壁と環状内壁の間に画成された環状室により形成されており、この環状室は、環状に連続した切頭円錐断面を有する。環状室の上流端部は、環状燃料通路と二列の旋回空気通路とを含む環状マニホールドリングにより閉じられる。従って、上から混合装置に近づく圧縮機空気は、旋回空気通路に流入し、環状室内の旋回空気流は、環状燃料通路のリップから燃料を剪断して、燃料／空気混合物を生成する。
2004534197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流端部と下流端部を有する環状室であって、環状室を画成するように環状内壁と環状外壁とを含み、環状内壁は、下流方向に径方向外向きに延びており、環状外壁は、下流方向に径方向内向きに延びている、環状室と、
環状室の上流端部を閉じるマニホールドリングであって、環状室と流体連通するとともに環状室内へ燃料を供給する燃料通路と、環状室内へ旋回圧縮機空気流を供給する複数の旋回空気通路とを含み、旋回空気流は、燃料通路からの燃料と混合し、それによって、環状室内に燃料／空気混合物を生成する、マニホールドリングと、
を備える、ガスタービン燃焼器のための混合装置であって、
環状室の下流端部は、燃焼器と流体連通して燃焼器に接続されるように適合されるとともに、燃焼のために燃焼器内へ燃料／空気混合物を送出することを特徴とする混合装置。
【請求項２】
前記燃料通路は、環状室と共軸の第１の燃料リングにより形成され、第１の燃料リングは、第１の燃料リングの下流端部内に複数の孔を有する環状燃料通路を含み、これらの孔は、周方向に離間した関係で配置されることを特徴とする請求項１記載の混合装置。
【請求項３】
前記第１の燃料リングは、下流方向にマニホールドリングから延びる環状内壁と環状外壁とを備え、それによって、第１の燃料リングの下流端部内の複数の孔は、マニホールドリング内の旋回空気通路の出口の下流に配置されることを特徴とする請求項２記載の混合装置。
【請求項４】
前記第１の燃料リングは、下流端部セクションを備え、下流端部セクションの内壁は、下流方向に径方向内向きに延びており、下流端部セクションの外壁は、下流方向に径方向外向きに延びていることを特徴とする請求項３記載の混合装置。
【請求項５】
前記第１の燃料リングの下流端部は、環状凹部を備え、この環状凹部は、第１の燃料リングの外壁と環状凹部との間に、および、環状凹部と第１の燃料リングの内壁との間に、一対の環状リップを画成し、複数の孔は、環状凹部の底部内に配置され、それによって、旋回空気流は、第１の燃料リングのリップから燃料を剪断して、燃料／空気混合物を生成することを特徴とする請求項４記載の混合装置。
【請求項６】
前記環状凹部の底部内の複数の孔は、接線方向に傾斜して、環状凹部内で燃料を均一に分散させるとともに、環状凹部内で可燃性の燃料／空気混合物の領域を最小限に抑えることを特徴とする請求項５記載の混合装置。
【請求項７】
前記第１の燃料リングの環状燃料通路は、径方向に配置された２つの邪魔板を備え、これらの邪魔板は、環状燃料通路を第１の燃料通路セクションと第２の燃料通路セクションに分割するように互いに周方向に離間しており、一方の燃料通路セクションを通してまたは同時に両方の燃料通路セクションを通して、燃料供給が可能となっていることを特徴とする請求項２記載の混合装置。
【請求項８】
前記旋回空気通路は、第１の群と第２の群の空気通路を含み、これらの空気通路は、マニホールドリングを通って延びるとともに、第１の燃料リングと共軸の第１の円形線と第２の円形線それぞれに沿って周方向に離間した関係で配列されており、第１の円形線は、第１の燃料リングの直径より小さな直径を有し、第２の円形線は、第１の燃料リングの直径より大きな直径を有することを特徴とする請求項２記載の混合装置。
【請求項９】
前記第１と第２のそれぞれの群内の空気通路は、時計回りまたは反時計回りに、１つの回転方向に接線方向に傾斜して、環状室内に螺旋空気流を生成することを特徴とする請求項８記載の混合装置。
【請求項１０】
前記第１の群と第２の群の一方の群内の空気通路は、時計回り方向に接線方向に傾斜するとともに、他方の群の空気通路は、反時計回り方向に傾斜して、環状室内に空気乱流を生成することを特徴とする請求項８記載の混合装置。
【請求項１１】
前記混合装置は、環状室の下流端部から下流方向に延びる円筒状の内壁と外壁を有する下流環状通路をさらに備え、この下流環状通路は、拡散混合の領域として機能しており、流体連通して燃焼器に接続されるように適合されるとともに、燃焼のために燃焼器内へ環状室から燃料／空気混合物を送出することを特徴とする請求項１記載の混合装置。
【請求項１２】
マニホールドリングは、第１の燃料リングと同様の第２の燃料リングと、第３の群の空気通路とをさらに備え、この第３の群の空気通路は、マニホールドリングを通って延びるとともに、第１の燃料リングおよび第２の燃料リングと同軸の第３の円形線に沿って周方向に離間した関係で配列されており、第２の燃料リングは、第２の円形線の直径より大きな直径を有し、第３の円形線は、第２の燃料リングの直径より大きな直径を有し、第１、第２、および第３のそれぞれの群の空気通路は、１つの回転方向または異なる回転方向に接線方向に傾斜していることを特徴とする請求項８記載の混合装置。
【請求項１３】
中心軸を有し、環状側壁と、対向する上流端部および下流端部とを含み、燃料／空気混合物を受け取って燃焼生成物を生成するための円筒状燃焼器筒と、
燃焼器筒の内部に配置されるとともに燃焼器筒に取り付けられた少なくとも１つの点火器と、
中心軸を有し、燃焼器筒と共軸であり、燃料／空気混合物を生成するための混合装置と、
を備える、ガスタービン燃焼器であって、混合装置は、
上流端部と下流端部を有する環状室であって、環状室を画成するように環状内壁と環状外壁とを含み、環状内壁は、下流方向に径方向外向きに延びており、環状外壁は、下流方向に径方向内向きに延びている、環状室と、
環状室の上流端部を閉じるマニホールドリングであって、環状内壁と環状外壁とを有する燃料リングを含み、これらの環状内壁と環状外壁は、マニホールドリングから下流方向に延び、それによって、これらの環状内壁と環状外壁の間に環状燃料通路を画成し、環状燃料通路は、燃料リングの下流端部内の複数の孔を通して環状室と流体連通し、マニホールドリングは、マニホールドリングを通って延びるとともに接線方向に傾斜して環状室内へ旋回圧縮機空気流を供給する複数の空気通路をさらに含み、旋回空気流は、環状燃料通路からの燃料と混合し、それによって、環状室内に燃料／空気混合物を生成する、マニホールドリングと、
を備え、
環状室の下流端部は、燃焼器筒と流体連通して燃焼器筒の上流端部に接続されるとともに、燃焼のために燃焼器内へ燃料／空気混合物を送出することを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項１４】
前記混合装置は、環状室の下流端部と燃焼器筒の上流端部との間に延びる円筒状の内壁と外壁の間に画成された下流環状通路を備え、内壁の端部周囲に取り付けられた端部板が、燃焼器筒の上流端部壁の中央部分を形成し、下流環状通路は、燃焼器筒の上流端部において燃焼器筒の上流端部壁の中央部分の周りにある環状開口を通して燃焼器筒と流体連通することを特徴とする請求項１３記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１５】
前記マニホールドリング内の空気通路は、燃料リングと共軸の第１の円形線と第２の円形線それぞれに沿って周方向に離間した関係で配列されており、第１の円形線は、燃料リングの直径より小さな直径を有し、第２の円形線は、燃料リングの直径より大きな直径を有することを特徴とする請求項１３記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１６】
前記燃料リングの下流端部は、一対の環状リップを形成するように環状凹部を備え、複数の孔は、環状凹部の底部内に配置され、それによって、旋回空気流は、燃料リングのリップから燃料を剪断して、燃料／空気混合物を生成することを特徴とする請求項１５記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１７】
前記燃料リングは、径方向に配置された２つの邪魔板を備え、これらの邪魔板は、環状通路を第１の通路セクションと第２の通路セクションに分割するように互いに周方向に離間しており、一方の通路セクションを通してまたは同時に両方の通路セクションを通して、燃料供給が可能となっていることを特徴とする請求項１５記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１８】
前記燃料リングは、環状室の環状内壁内に画成された中央通路と流体連通する中央孔を備え、この中央孔は、中央通路を通って延びるとともに燃焼器筒の上流端部壁の中央部分に接続されて燃焼器筒内へ燃料を供給するパイロット燃料ラインを受け入れ、上流端部壁の中央部分は、燃焼器筒の上流端部壁を冷却するように中央孔および中央通路から空気流を導入するための複数の孔を含むことを特徴とする請求項１４記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１９】
前記ガスタービン燃焼器は、燃焼器筒を収容する円筒状ハウジングをさらに備え、この円筒状ハウジングは、燃焼器筒と円筒状ハウジングの間に環形部を画成し、マニホールドリング内の複数の周囲開口が、マニホールドリングの周囲に隣接しており、この周囲開口は、環形部と流体連通し、それによって、圧縮機空気流が、燃焼器筒の側壁を冷却するように周囲開口を通して環形部内に導入されることを特徴とする請求項１５記載のガスタービン燃焼器。
【請求項２０】
前記燃焼器筒は、インピンジメント冷却外板をさらに備え、このインピンジメント冷却外板は、その中に複数の孔を有しており、径方向に離間した関係で燃焼器筒の側壁の周りに配置されることを特徴とする請求項１９記載のガスタービン燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、特に、旋回拡散送出燃焼器に関し、より詳細には、発電設備用途に使用できる種類のガスタービン用の旋回拡散送出燃焼器と共に使用する燃料・気体予混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ガスタービンエンジンには、ますます厳格な放出要求が課せられている。市場性のある発電用製品を提供するためには、最小限度の放出物を生成するエンジンが、極めて重要である。窒素酸化物（ＮＯｘ）および一酸化炭素（ＣＯ）の放出物が、特定のエンジン作動範囲に亘って最小限に抑えられる必要がある。この低レベルの放出物を達成するために、燃焼システムは、低温で燃料と空気の完全な燃焼が必要である。
【０００３】
水噴射なしで低いＮＯｘ放出物を達成する燃焼器は、乾燥低放出物（ＤＬＥ）として知られており、高いエンジン効率と組み合わせて清浄な放出物が見込まれる。この技術は、燃料／空気混合物中の高い空気含有量に依拠する。従って、低いＮＯｘ放出物を達成するための現在の技術は、燃料／空気予混合装置を必要とし得る。
【０００４】
ＤＬＥシステムにおいて、燃料と空気は、燃焼器内に噴射する前に希薄予混合される。水噴射などの希釈添加物は、ＮＯｘ生成量を最小限に抑える大幅に低い燃焼温度を達成するのに必要ではない。しかしながら、２つの問題が観察されている。第一は、燃焼不安定性と騒音または不安定なエンジン作動性であり、第二は、ＣＯ放出物と、低下した燃焼効率とに関する。燃焼の安定性は、希薄条件下において迅速に低下し、燃焼器は、化学反応の指数的な温度依存性に起因して、そのブローアウト限界近くで作動し得る。これは、燃焼過程の動的性質を変えるとともにガスタービンエンジン全体の機械的完全性を危うくする燃焼不安定性にも、繋がり得るものである。これは、混合物の平均より希薄な領域が、安定性の問題に繋がり得るとともに、平均より濃厚な領域が、許容できない高いＮＯｘ放出物に繋がることになるために、燃料／空気混合物の均質性にいくつかの制約が課せられているからである。同時に、燃焼効率のためのトレーサーとしてのＣＯおよび不燃焼炭化水素（ＵＨＣ）放出物の実質的な増加が、与えられた燃焼器に対して観察されており、これは、より希薄な混合物における化学反応速度論の指数的な低下に起因する。
【０００５】
好結果のＤＬＥ燃焼システムのための鍵となる条件は、燃焼器への入口における燃料／空気比において＋／−３％を超えないばらつきを有する完全に混合された燃料・空気混合物の反応にあることが見出された。燃焼器内で生成される流れ領域は、燃焼騒音を最小限に抑えながら、燃料と空気の完全な燃焼を確実にするために安定する必要がある。
【０００６】
燃焼器内に噴射する前に燃料と空気を予混合する燃焼システムに関する他の問題は、自己発火および火炎フラッシュバックである。低放出燃焼システムに使用される予混合装置は、これらの問題も克服する必要がある。特に燃料／空気予混合装置を有する改良された低放出燃焼システムを開発する努力がされてきており、そのような例は、本願と同じ出願人による、２０００年１２月２２日に出願された拡散混合装置という名称の出願番号第０９／７４２，００９号の米国特許出願、および２００１年４月２５日に出願された拡散燃焼器という名称の出願番号第０９／８４０，９９１号の米国特許出願に記載されている。それにもかかわらず、改良された低放出燃焼システム、特に、そのような燃焼システムのための改良された予混合装置が、依然として必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、低放出燃焼器のためのより良好な燃料／空気混合物を提供することができる燃料・空気混合装置を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、エンジン作動条件の異なる要求を満たす燃料／空気混合物の供給を段階化できる単一の燃料・空気混合装置を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、ベース負荷から部分負荷までのエンジン作動条件において低いＮＯｘおよびＣＯ放出物を達成するようにガスタービンエンジンに使用される旋回拡散送出燃焼器を提供することである。
【００１０】
本発明の一態様に従うと、ガスタービン燃焼器のための混合装置が提供される。混合装置は、上流端部と下流端部を有する環状室と、この環状室の上流端部を閉じるマニホールドリングとを備える。環状室は、環状内壁と環状外壁の間に環状室を画成するように環状内壁と環状外壁とを含み、環状内壁は、下流方向に径方向外向きに延びており、環状外壁は、下流方向に径方向内向きに延びている。マニホールドリングは、環状室と流体連通するとともに環状室内へ燃料を供給する燃料通路と、環状室内へ旋回圧縮機空気流を供給する複数の旋回空気通路とを含む。旋回空気流は、燃料通路からの燃料と混合し、それによって、環状室内に燃料／空気混合物を生成する。環状室の下流端部は、燃焼器と流体連通して燃焼器に接続されるように適合されるとともに、燃焼のために燃焼器内へ燃料／空気混合物を送出する。
【００１１】
燃料通路は、好ましくは、環状室と共軸の燃料リングにより形成される。燃料リングは、好ましくは、燃料リングの下流端部内に複数の孔を有する環状燃料通路を画成するように下流方向にマニホールドリングから延びる環状内壁と環状外壁とを含む。これらの孔は、周方向に離間した関係で配置される。本発明の一実施態様による燃料リングは、径方向に配置された２つの緩衝板を含み、これらの緩衝板は、環状通路を２つの通路セクションに分割するように互いに周方向に離間しており、一方の通路セクションを通してまたは同時に両方の通路セクションを通して、燃料供給が可能となり、それによって、局所的な燃料・空気混合比が、全体の燃料・空気流質量を変更せずに調整され得る。
【００１２】
旋回空気通路は、好ましくは、第１の群と第２の群の空気通路を含み、これらの空気通路は、マニホールドリングを通って延びるとともに、第１の燃料リングと共軸の第１の円形線と第２の円形線それぞれに沿って周方向に離間した関係で配列される。第１の円形線は、燃料リングの直径より小さな直径を有し、第２の円形線は、燃料リングの直径より大きな直径を有する。
【００１３】
本発明の一実施態様による第１と第２のそれぞれの群内の空気通路は、時計回りまたは反時計回りに、１つの回転方向に接線方向に傾斜して、環状室内に螺旋空気流を生成し、それによって、燃焼器内に相対的に安定した火炎が生成する。本発明の別の実施態様では、第１の群と第２の群の一方の群内の空気通路は、時計回り方向に接線方向に傾斜するとともに、他方の群の空気通路は、反時計回り方向に傾斜して、混合装置の環状室内に空気乱流を生成し、それによって、燃料と空気のより良好な混合が得られる。
【００１４】
環状室の下流端部から下流方向に延びる円筒状の内壁と外壁の間に画成された下流環状通路を提供するのが好ましい。下流環状通路は、拡散混合の領域として機能しており、流体連通して燃焼器に接続されるように適合されるとともに、燃焼のために燃焼器内へ環状室から燃料／空気混合物を送出する。
【００１５】
本発明の別の態様に従うと、ガスタービン燃焼器が提供される。燃焼器は、燃料／空気混合物を受け取って燃焼生成物を生成するための円筒状燃焼器筒を備える。燃焼器筒は、中心軸を有しており、環状側壁と、対向する上流端部および下流端部とを含む。少なくとも１つの点火器が、燃焼器筒の内部に配置されるとともに燃焼器筒に取り付けられている。本発明による混合装置は、共軸関係で燃焼器筒の上流端部に取り付けられている。端部板が混合装置の下流環状通路の内壁の端部周囲に取り付けられるのが好ましく、それによって、燃焼器筒の上流端部壁の中央部分が形成されて、上流端部にある環状開口が、燃焼器筒の上流端部壁の中央部分の周りに形成される。環状開口は、そこを通って流れる混合物の流れを妨げず、それによって、混合装置内の混合過程から得られる燃料／空気混合物の動的特徴は、燃料／空気混合物が燃焼のために燃焼器筒に送出されるときに、影響を受けなくなる。
【００１６】
環状室の環状内壁内に画成された中央通路と流体連通する燃料リングの中央孔は、好ましくは、中央通路を通って延びるとともに燃焼器筒の上流端部壁の中央部分に接続されて燃焼器筒内へ燃料を供給するパイロット燃料ラインを受け入れる。パイロット火炎は、部分負荷条件で安定拡散火炎を提供する。上流端部壁の中央部分は、好ましくは、燃焼器筒の上流端部壁を冷却するように中央孔および中央通路から空気流を導入するための複数の孔を含む。本発明による混合装置は、燃焼器への入口において＋／−３％を下回る混合比ばらつきを有する燃料／空気混合物を提供することができる。従って、本発明による旋回拡散送出燃焼器は、有利なことには、ベース負荷から部分負荷までの条件で１０ｐｐｍより低いＮＯｘと２０ｐｐｍより低いＣＯを有する低放出物を達成する。さらに、本発明の混合装置の構造は、効果的に自己発火および火炎フラッシュバックを防止する。燃焼器の一次燃焼領域内の燃焼燃料／空気混合物は、混合装置の環状室内で生成された旋回により、および、燃焼器筒の上流端部壁へ向かう圧力勾配誘導循環により、安定化される。
【００１７】
本発明の他の利点および特徴は、以下に説明する本発明の好ましい実施態様を参照して、より良く理解されであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以上のように本発明の性質を一般的に説明したので、ここでは、いくつかの例として好ましい実施態様を示す添付の図面を参照する。
【００１９】
全体が番号１０により示された本発明による旋回拡散送出燃焼器が、図１に示される。燃焼器は、一般に、中心軸１４を有する円筒状燃焼器筒１２と、環状側壁２０により画成される上流端部１６および下流端部１８とを含む。燃焼器筒１２は、その上流端部１６を通して内部に送出される燃料・空気混合物を受け取り、下流端部１８から燃焼移行セクション（図示せず）内へ排出される燃焼生成物を生成する。２つの発火器２２が、燃焼器筒１２の上流端部１６に隣接して燃焼器筒１２の側壁２０に取り付けられており、燃焼過程を開始するための燃焼器筒１２内での燃料／空気混合物の点火のために燃焼器筒１２の内部に曝されている。円形インピンジメント冷却外板２４が、燃焼器筒１２の周りに備えられており、側壁２０から径方向に離間している。インピンジメント冷却外板２４は、燃焼器筒を冷却するために燃焼器筒１２の側壁２０上に衝突するように加圧空気流を導くための複数の孔（図示せず）を含むが、これは、従来技術でよく知られており、従って、これ以上は説明しない。
【００２０】
燃焼器１０は、さらに、燃焼器筒の上流端部１６において燃焼器筒に共軸に取り付けられた混合装置３０を含む。混合装置３０は、上流端部３４と下流端部３６とを有する環状室３２を含み、さらに、環状内壁３８と環状外壁４０とを含む。環状内壁３８は、下流方向に径方向外向きに延びるとともに、環状外壁４０は、下流方向に径方向内向きに延びて、周方向に連続した切頭円錐断面を形成する。下流環状通路４２が、環状室３２および燃焼器筒１２と流体連通して備えられる。下流環状通路４２は、環状室３２の下流端部と燃焼器筒１２の上流端部１６との間に延びる円筒状の内壁４４と外壁４６の間に画成される。この通路の長さは、予混合装置の滞留時間によって規定されて、この時間が実質的に燃料／空気混合物の自己発火遅延時間より確実に短くされる。本発明のこの特定の実施態様では、外壁４６は、環状室３２の外壁４０の一体延長部であり、燃焼器筒１２の上流端部１６の端部壁の環状外側部分４８に取り付けられる。内壁４４は、環状室３２の内壁３８の一体延長部であり、内壁４４の端部周囲に取り付けられ燃焼器筒１２の上流端部１６の端部壁の中央部分を形成する端部板５０を含む。従って、環状開口５２が、燃焼器筒１２の上流端部壁の中央部分５０の周りに上流端部１６に画成されて、以下にさらに説明するように、旋回燃料／空気混合物が、妨げられずに燃焼器筒１２内へ送出されるのが可能となる。
【００２１】
混合装置３０は、環状室３２の上流端部３４を閉じるマニホールドリング５４を含む。マニホールドリング５４は、燃料リング５６を含み、この燃料リング５６は、本発明のこの実施態様ではマニホールドリング５４と一体になっている。燃料リング５６は、環状内壁５８と環状外壁６０とを有し、これらは、それぞれ、マニホールドリング５４から上流方向と下流方向の両方へ延びており、それによって、環状燃料通路６２を画成する。燃料リング５６は、拡張された下流端部セクション６４を有し、そこでは、燃料リング５６の内壁５８が、下流方向に径方向内向きに延びており、一方、外壁６０は、下流方向に径方向外向きに延びており、これらは、図４により明確に示される。
【００２２】
図４に例示するように、環状凹部６８が、燃料リング５６の拡張下流端部セクション６４に備えられており、それによって、一対の環状リップ６６が、燃料リング５６の下流端部に形成される。複数の小孔７０が、環状室３２内への複数の燃料通路６２を提供するように周方向に離間した関係で環状凹部６８の底部内に備えられる。小孔７０は、接線方向に傾斜して、最適な燃料／空気混合の用意として環状凹部６８内へ燃料を均一に分散させるとともに、環状凹部６８内で可燃性の燃料／空気混合物のどのような領域も最小限に抑える。
【００２３】
図２に示すように、径方向に配置された２つの邪魔板７２が、燃料リング５６の環状燃料通路６２内に備えられ、環状燃料通路６２を第１の燃料通路セクション７４と第２の燃料通路セクション７６に分割するように周方向に離間した関係で径方向に延びており、燃料段階化機能を達成するために、燃料通路セクション７４または燃料通路セクション７６を通して、または、両方のセクション７４および７６を通して、燃料供給が可能となる。２つの燃料管７５、７７がそれぞれ、第１の燃料通路セクション７４と第２の燃料通路セクション７６に独立して燃料を供給するために、第１の燃料通路セクション７４と第２の燃料通路セクション７６にそれぞれ接続されて備えられる。
【００２４】
第１の群の空気通路７８と第２の群の空気通路８０が、マニホールド５４内に備えられており、マニホールド５４を通って延びている。２つの群の空気通路７８および８０は、燃料リング５６と共軸の第１の円形線８２と第２の円形線８４それぞれに沿って周方向に離間した関係で配列される。円形線８２は、燃料リング５６の直径より小さな直径を有し、そして次に、燃料リング５６の直径は、円形線８４の直径より小さく、それによって、環状燃料通路６２は、２つの群の空気通路７８と８０の間に配置される。
【００２５】
空気通路７８と８０は、互いに逆の回転方向に接線方向に傾斜している。本発明のこの実施態様では、空気通路７８は、時計回りに傾斜しており（通路７８の２つだけが、傾斜方向を示す破線７９と共に示されている）、通路８０は、反時計回りに傾斜している（通路８０の２つだけが、傾斜方向を示す破線８１と共に示されている）。
【００２６】
本発明の本発明の別の実施態様によるマニホールドリング５４’が、図３に示される。マニホールドリング５４’は、実施態様５４（図２に例示する）と同様であり、同様の部品および特徴は、同様の番号により示してあり、従って、重複して説明しない。唯一の違いは、２つのそれぞれの群内の空気通路７８と８０が、時計回りかまたは反時計回りの、１つの回転方向に接線方向に傾斜していることにある。本発明のこの実施態様では、空気通路７８が、（破線７９と共に示されるように）接線方向に傾斜しているのと同じ方向に、空気通路８０は、時計回りに接線方向に傾斜している（これらの２つが、破線８１’と共に示されている）。空気通路の接線方向を変更する効果は、以下にさらに説明する。
【００２７】
マニホールドリング５４は、中央孔８６を画成しており、マニホールドリング５４の周囲９０（図２に示す）に隣接して配置された複数の周囲開口８８を備える。図１に示すように、燃焼器１０は、さらに、燃焼器筒１２と混合装置３０を円筒状ハウジング９２の内部に収容しかつ支持するように円筒状ハウジング９２（円筒状ハウジング９２の側壁の一セクションだけを示す）を含む。周囲開口８８は、燃焼器筒１２と円筒状ハウジング９２の間に画成された環形部９４と流体連通する。パイロット燃料ライン９５が、中央孔８６内に差し込まれており、環状内壁３８および４４内に画成された中央通路９６を通って延びて、燃焼器筒１２の上流端部壁の中央部分５０の中央に取り付けられる。中央孔９８が、燃焼器筒１２の上流端部壁の中央部分５０内に備えられて、燃焼器筒の上流端部１６の燃焼器筒１２内でのパイロット火炎のために、パイロット燃料ライン９５から燃料が噴射されるのを可能とする。複数の小孔（図示せず）が、さらに、燃焼器筒１２の上流端部壁の中央部分５０内に備えられており、そこを通して、中央通路９６は、燃焼器筒１２と流体連通する。
【００２８】
作動中は、圧縮機空気が、上から混合装置３０に近づく。図１に示すように、空気は、マニホールドリング５４内の２つの群の空気通路７８と８０により形成された旋回空気通路を通って流れ、環状室３２内に旋回空気流を生成する。燃料は、気体状または液体とすることができ（本発明のこの実施態様では気体状燃料である）、燃料管７５と７７（図１には７５だけを示す）を通して環状燃料通路６２内へ供給され、旋回圧縮機空気によってマニホールドリング５４のリップ６６（図４に示す）から剪断される。このようにして、空気は、燃料内に混合され、従って、燃料噴射の運動量は、燃料・空気混合過程にとって重要ではない。従って、必要ならば、相対的に低い燃料側圧力降下を有するシステムを備えることができる。空気旋回は、乱流を増加させ、それによって、燃料と空気の混合を向上させる。空気通路７８と８０の数および大きさは、個々のエンジン要求を満足させるように設計する必要があり、絞りとして機能することにより装置を通る全体の空気流を制御する。次に、燃料／空気混合物は、拡散混合領域として、さらには火炎フラッシュバック絞りとしても機能する環状下流通路４２を通って下流に流れる。次に、燃料／空気混合物は、燃焼器筒１２内へ送出され、最終レベルの混合を提供し、燃焼器筒１２の上流セクション内に配置された一次燃焼領域内で燃焼する。燃焼燃料／空気混合物は、旋回空気通路７８と８０によって生成された旋回と、燃焼器筒１２の上流端部１６への圧力勾配誘導再循環とにより安定化される。点火器２２は、燃焼器筒１２の一次領域内の再循環燃料／空気混合物を利用するように配置される。
【００２９】
マニホールドリング５４の旋回空気通路７８と８０は、互いに逆回転方向に接線方向に傾斜しており、環状室３２内に、より大きな空気乱流を生成し、この空気乱流は、燃料と空気の混合にとってより良好なものとなる。しかしながら、燃焼器筒１２の一次領域内の燃焼燃料／空気混合物は、互いに逆向きに傾斜した旋回通路７８と８０により生成された旋回によっては、安定化がより少なくなる。
【００３０】
これとは対照的に、図３に示されるマニホールドリング５４’は、１つの方向に接線方向に傾斜した旋回空気通路７８と８０を有しており、それによって、燃焼器筒１２の一次領域内の燃焼燃料／空気混合物は、旋回空気通路によって生成されたより強い旋回によって安定化される。しかしながら、本発明のこの実施態様では、環状室３２内の旋回空気通路により生成される空気乱流は、いくぶん低減されており、妥協された燃料・空気混合動作となる。
【００３１】
図４では、環状室３２内の流れ方向を示すのに矢印を使用する。空気通路７８、８０の接線方向配向と、周方向の流れの再循環とは、示されていない。環状内壁３８と環状外壁４０により画成された切頭円錐断面は、環状燃料通路６２の下流の流れを促進して、燃料／空気混合物の流れの速度を増加させ、それによって、火炎フラッシュバックと自己発火を防止する。さらに、拡張下流端部セクション６４は、環状室３２の切頭円錐断面と協同して、燃料リング５６のリップ６６の概略上流の領域へと空気通路７８、８０のすぐ下流に生成された軸流再循環を制限する。従って、ごく少量の燃料しか、軸流再循環に含まれず、効果的に自己発火が抑えられる。
【００３２】
図２に示すように、燃料通路セクション７４と燃料通路セクション７６は、燃料管７５と７７のそれぞれに接続され、これらの燃料管は、燃料を各燃料通路セクション７４、７６に制御可能に供給し、それによって、燃料通路セクション７４は、段階１燃料通路として機能し、燃料通路セクション７６は、段階２燃料通路として機能する。燃料流質量の全体の約１／３が、燃料通路セクション７４内に供給され、一方、燃料流質量の残りの部分が、燃料通路セクション７６内に供給されるときは、燃料流が、燃料リング５６の環状リップ６６に沿って均一に分散されて（図１参照）、均一で相対的に希薄な燃料／空気混合物が、通常エンジン作動のために環状室３２内に確実に生成される。より濃厚な燃料／空気混合物が、特別な作動条件のために必要とされるとともに、低放出物が重要でないときは、燃料流質量の全体が、燃料通路セクション７４内へ移動できて、燃料通路セクション７４は、燃料を、燃料リング５６の環状リップ６６の周方向の長さの約３分の１に沿って分散させる。従って、環状室３２に流入する空気流質量の全体のほんの一部が、燃料と混合され、空気流質量の残りの部分は、環状室３２内の混合動作に積極的に参加できず、それによって、より濃厚な燃料／空気混合物が生成される。
【００３３】
図１に示すように、上から混合装置３０に近づく圧縮機空気は、さらに、中央孔８６と周囲開口８８を通って流れる。中央孔８６に流入する圧縮機空気は、中央通路９６を通って流れ、燃焼器筒１２の上流端部壁の中央部分５０内の一連の拡散孔（図示せず）を通って燃焼器筒１２に流入することになって、燃焼器筒１２の上流端部１６を冷却する。周囲開口８８に流入する圧縮機空気は、燃焼器筒１２と円筒状ハウジング９２の間の環形部９４を満たし、インピンジメント冷却外板２４内の孔（図示せず）を通って流れて、燃焼器筒１２の側壁２０を冷却する。
【００３４】
図５には、マニホールドリング５４’’が、本発明の別の実施態様により例示される。マニホールドリング５４’’は、図２のマニホールドリング５４と同様の構成および特徴を有しており、これらの構成および特徴は、同様の番号により示してあり、従って、重複して説明しない。マニホールドリング５４’’は、付加的な燃料リング５６’と、第３の群の旋回空気通路８０’とを含む。付加的な燃料リング５６’は、燃料リング５６と同様であり、燃料リング５６の環状燃料通路６２の燃料通路セクション７４と７６に対応する２つの燃料通路セクション７４’と７６’に２つの邪魔板７２’によって分割される環状燃料通路６２’を有する。燃料通路セクション７４’、７６’は、さらに、燃料管７５、７７と流体連通するように各燃料管７５、７７に接続されて、各燃料通路セクション７４、７６と共にそれぞれ段階１燃料通路および段階２燃料通路として機能する。付加的な燃料リング５６’は、円形線８４の直径より大きな直径を有しており、残りの構成は、図１および図４に示される燃料リング５６と同様であり、従って、重複して説明しない。第３の群の旋回空気通路８０’は、第３の円形線８４’に沿って周方向に離間した関係で配列される。円形線８４’は、付加的な燃料リング５６’の直径より大きな直径を有する。旋回空気通路８０’、８０、および７８は、図２および図３に説明したものと同様に、同じ回転方向または異なる回転方向に接線方向に傾斜できる。図５は、旋回空気通路８０’、８０、および７８の接線方向の傾斜の方向は例示していない。マニホールドリング５４’’を有する本発明の混合装置は、図１に示される混合装置３０と同じ原理で作動するものであり、燃料と空気のよりいっそう良好な混合を与えることになる。
【００３５】
本発明の上述した実施態様に対する変更および改良は、当業者には明らかになり得る。上述した説明は、限定ではなく例示を意図するものである。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の好ましい実施態様による旋回拡散送出燃焼器の断面図。
【図２】図１の実施態様に使用される、本発明の一実施態様によるマニホールドリングの上面図。
【図３】図１の実施態様に代替として使用される、本発明の別の実施態様に従うマニホールドリングの上面図。
【図４】混合装置の環状室内の燃料と空気の混合動作、特に軸方向再循環を示す、図１の概略部分断面図。
【図５】本発明のさらなる実施態様によるマニホールドリングの上面図。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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