(57)【要約】【課題】燃料噴射器を提供する。【解決手段】本燃料噴射器（３０）は、ベセルと連結可能である第１のチューブ（４０）と、ベセルの内部に燃料を送給する第２及び第３のチューブ（５０、６０）とを含み、第２及び第３のチューブ（５０、６０）は、該第２及び第３のチューブ（５０、６０）がそれぞれ第１のチューブ（４０）の第１の平面（４１）から第１及び第２の対向する方向にまた第１のチューブ（４０）の第２の平面（４２）から第３の方向にオフセットするように、該第１のチューブ（４０）内に支持され、また第１のチューブ（４０）は、それを通してベセル内部にガスを送給可能であるアニュラス（４５）を第２及び第３のチューブ（５０、６０）の周りに形成する。【選択図】      図２
2012149875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベセルと連結可能である第１のチューブ（４０）と、
前記ベセルの内部に燃料を送給する第２及び第３のチューブ（５０、６０）と
を備える燃料噴射器（３０）であって、
前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）が、該第２及び第３のチューブ（５０、６０）がそれぞれ前記第１のチューブ（４０）の第１の平面（４１）から第１及び第２の対向する方向にまた前記第１のチューブ（４０）の第２の平面（４２）から第３の方向にオフセットするように、該第１のチューブ（４０）内に支持され、
前記第１のチューブ（４０）が、それを通して前記ベセル内部にガスを送給可能であるアニュラス（４５）を前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）の周りに形成する、
燃料噴射器（３０）。
【請求項２】
前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）が各々、前記ベセル内部に同じ燃料を送給する、請求項１記載の燃料噴射器（３０）。
【請求項３】
前記第１のチューブ（４０）の第１の平面（４１）が、前記ベセルを通る主流れ（２４）の方向に対してほぼ平行に形成される、請求項１記載の燃料噴射器（３０）。
【請求項４】
前記第１のチューブ（４０）の第１の平面（４１）が中心極平面であり、前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）のオフセットが、前記主流れ（２４）方向に対してほぼ垂直に配向される、請求項３記載の燃料噴射器（３０）。
【請求項５】
前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）が各々、前記第１の平面（４１）からほぼ同じ距離だけ前記第１及び第２の方向にオフセットしている、請求項１記載の燃料噴射器（３０）。
【請求項６】
前記第１のチューブ（４０）の第２の平面（４２）が、前記ベセルを通る主流れ（２４）の方向に対してほぼ垂直に形成される、請求項１記載の燃料噴射器（３０）。
【請求項７】
前記第１のチューブ（４０）の第２の平面（４２）が中心赤道平面であり、前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）のオフセットが、前記主流れ（２４）方向に対して下流に配向される、請求項６記載の燃料噴射器（３０）。
【請求項８】
前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）が各々、前記第２の平面（４２）からほぼ同じ距離だけ前記第３の方向にオフセットしている、請求項１記載の燃料噴射器（３０）。
【請求項９】
ベセルと連結可能である第１のチューブ（４０）と、
前記ベセルの内部に燃料を送給する第２及び第３のチューブ（５０、６０）と
を備える燃料噴射器（３０）であって、
前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）が、該第２及び第３のチューブ（５０、６０）がそれぞれ前記第１のチューブ（４０）の中心極平面（４１）から第１及び第２の対向する方向に同じ距離だけまた前記第１のチューブ（４０）の中心赤道平面（４２）から第３の方向に同じ距離だけオフセットするように、該第１のチューブ（４０）内に支持され、
前記第１のチューブ（４０）が、それを通して前記ベセル内部にガスを送給可能であるアニュラス（４５）を前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）の周りに形成する、
燃料噴射器（３０）。
【請求項１０】
それを通って主流れ（２４）が移動する内部（２３）を形成するように構成されたライナ（２１）を備えたベセルと、
燃料噴射器（３０）と
を備えるガスタービンエンジン（１０）部分であって、前記燃料噴射器（３０）が、
第１のチューブ（４０）と、
前記ライナ内部（２３）に燃料を送給する第２及び第３のチューブ（５０、６０）と
を備えており、
前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）が、該第２及び第３のチューブ（５０、６０）がそれぞれ前記第１のチューブ（４０）の第１の平面（４１）から第１及び第２の対向する方向にまた前記第１のチューブ（４０）の第２の平面（４２）から第３の方向にオフセットするように、該第１のチューブ（４０）内に支持され、
前記第１のチューブ（４０）が、それを通して前記ライナ内部にガスを送給可能であるアニュラス（４５）を前記第２及び第３のチューブ（５０、６０）の周りに形成する、
ガスタービンエンジン（１０）部分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、燃料噴射器に関し、より具体的には、段階燃焼プロセス用の燃料噴射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンでは、燃焼器内で可燃性材料を燃焼させ、かつ燃焼によって発生した高エネルギー流体が、トランジションピースを通してタービンに導かれる。タービンにおいて、高エネルギー流体は、タービンブレードと空気力学的に相互作用しかつ該タービンブレードを回転駆動して発電する。高エネルギー流体は次に、さらに別の発電システムに移送されるか又は窒素酸化物（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）のような特定の汚染物質と共にエミッションとして排出される。これらの汚染物質は、可燃性材料の理想的でない燃焼により発生する。
【０００３】
近年、可燃性材料のより理想的な燃焼を達成し、それによってエミッション内の汚染物質の量を低減させる努力が行なわれている。これらの努力には、それによってトランジションピース内に可燃性材料を噴射して、トランジションピースを通ってタービンに向けて移動する高エネルギー流体の主流れと混合させる燃料噴射の開発が含まれる。このことは、高エネルギー流体の温度及びエネルギーの増大並びにそれに対応して汚染物質エミッションを低減させるより理想的な燃料の消費をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６８６８６７６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様によると、燃料噴射器を提供し、本燃料噴射器は、ベセルと連結可能である第１のチューブと、ベセルの内部に燃料を送給する第２及び第３のチューブとを含み、第２及び第３のチューブは、該第２及び第３のチューブがそれぞれ第１のチューブの第１の平面から第１及び第２の対向する方向にまた第１のチューブの第２の平面から第３の方向にオフセットするように、該第１のチューブ内に支持され、また第１のチューブは、それを通してベセル内部にガスを送給可能であるアニュラスを第２及び第３のチューブの周りに形成する。
【０００６】
本発明の別の態様によると、燃料噴射器を提供し、本燃料噴射器は、ベセルと連結可能である第１のチューブと、ベセルの内部に燃料を送給する第２及び第３のチューブとを含み、第２及び第３のチューブは、該第２及び第３のチューブがそれぞれ第１のチューブの中心極平面から第１及び第２の対向する方向に同じ距離だけまた第１のチューブの中心赤道平面から第３の方向に同じ距離だけオフセットするように、該第１のチューブ内に支持され、また第１のチューブは、それを通してベセル内部にガスを送給可能であるアニュラスを第２及び第３のチューブの周りに形成する。
【０００７】
本発明のさらに別の態様によると、ガスタービンエンジンを提供し、本ガスタービンエンジンは、それを通って主流れが移動する内部を形成するように構成されたライナを備えたベセルと、燃料噴射器とを含み、燃料噴射器は、第１のチューブと、ライナ内部に燃料を送給する第２及び第３のチューブとを含み、第２及び第３のチューブは、該第２及び第３のチューブがそれぞれ第１のチューブの第１の平面から第１及び第２の対向する方向にまた第１のチューブの第２の平面から第３の方向にオフセットするように、該第１のチューブ内に支持され、また第１のチューブは、それを通してライナ内部にガスを送給可能であるアニュラスを第２及び第３のチューブの周りに形成する。
【０００８】
これらの及びその他の利点並びに特徴は、図面と関連させて行った以下の説明から一層明らかになるであろう。
【０００９】
本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の前述の及びその他の特徴並びに利点は、添付図面と関連させて行った以下の説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料噴射器の斜視図。
【図２】図１の燃料噴射器の軸方向図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な説明では、図面を参照しながら実施例によって、本発明の実施形態をその利点及び特徴と共に説明する。
【００１２】
図１及び図２を参照すると、ガスタービンエンジン１０を示しており、ガスタービンエンジン１０は、例えばトランジションピース２０及び燃料噴射器３０のようなベセルを含む。トランジションピース２０は、トランジションピース本体又はライナ２１を含む。ライナ２１は、燃焼器内で燃焼によって発生した高エネルギー流体の主流れ２４がそれを通してトランジションピース２０の上流に作動可能に配置された燃焼器からトランジションピース２０の下流に作動可能に配置されたタービンに移動する内部２３を形成するように構成される。幾つかの実施形態では、衝突スリーブとも呼ぶことができる流れスリーブ２２が、ライナ２１を囲むことができる。
【００１３】
燃料噴射器３０は、第１のチューブ４０並びに第２及び第３のチューブ５０及び６０を含む。第１のチューブ４０は、流れスリーブ２２を貫通して延びてライナ２１と連結されるか、或いは流れスリーブ２２及びライナ２１の両方に連結される。第２及び第３のチューブ５０及び６０は両方とも、内部２３に噴射燃料Ｆを送給するように構成されかつ第１のチューブ４０内に支持される。第２及び第３のチューブ５０及び６０の各々によって送給される噴射燃料Ｆは、燃料利用性、タービン条件及び所望の汚染物質エミッションレベルのような様々な考慮事項に基づいて互いに同種又は異種のものとすることができる
第２及び第３のチューブ５０及び６０は、該第２及び第３のチューブ５０、６０がそれぞれ第１のチューブ４０の第１の又は極平面４１から第１及び第２の対向する方向Ｄ1及びＤ2にまた第１のチューブ４０の第２の又は赤道平面４２から第３の方向Ｄ3にオフセットするように、該第１のチューブ４０内に支持される。第１のチューブ４０はさらに、それを通して内部に気体状物質Ｇを送給可能であるアニュラス４５を第２及び第３のチューブ５０及び６０の周りに形成する。
【００１４】
従って、燃料噴射器３０は、段階燃焼プロセスを行ない、段階燃焼プロセスでは、利用可能な燃料及び空気の幾らかの部分が第一燃焼段内で燃焼され、また燃料噴射器３０は、噴射燃料Ｆ及び空気を１以上の後続燃焼段に供給する。それらの後続燃焼段では、第一段燃焼の生成物が、燃料噴射器３０によって供給される噴射燃料Ｆ及び空気の燃焼に加わる。このように、後続段において第一段の燃焼性生物を再使用することによって、汚染物質エミッション量を低減させることができる。この低減の程度は、ライナ２１、流れスリーブ２２並びに／或いはライナ２１及び流れスリーブ２２の両方にそれぞれ連結された状態でライナ２１の周りに配置された複数燃料噴射器の使用によって倍増させることができる。
【００１５】
実施形態によると、第１のチューブ４０の第１の又は極平面４１は、主流れ２４の方向に対してほぼ平行に形成され、またさらに主流れ２４方向に対する第１のチューブ４０の１２時位置から６時位置に形成された中心極平面とすることができる。同様に、第１のチューブ４０の第２の又は赤道平面４２は、主流れ２４方向に対してほぼ垂直に形成され、またさらに主流れ２４方向に対する第１のチューブ４０の９時位置から３時位置に形成された中心極平面とすることができる。
【００１６】
第１のチューブ４０の極平面４１が中心極平面であるケースでは、第２及び第３のチューブ５０及び６０のオフセットは、主流れ２４方向に対してほぼ垂直に配向され、また第２及び第３のチューブ５０及び６０は各々、ほぼ同じ距離Ｌ1だけ極平面４１から第１及び第２の方向Ｄ1及びＤ2にオフセットしている。同様に、第１のチューブ４０の赤道平面４２が中心赤道平面であるケースでは、第２及び第３のチューブ５０及び６０のオフセットは、主流れ２４方向で対して下流に配向され、また第２及び第３のチューブ５０及び６０は各々、同じ距離Ｌ2だけ赤道平面４２から第３の方向Ｄ3にオフセットしている。
【００１７】
この構成では、第１のチューブ４０並びに第２及び第３のチューブ５０及び６０のそれぞれの出口において、内部２３に送給される時における燃料噴射Ｆ及び気体状物質Ｇは、主流れ２４の方向に対してほぼ垂直である初期流れ方向の状態で燃料噴射Ｆ及び気体状物質Ｇを供給する。つまり、燃料噴射Ｆ及び気体状物質Ｇは最初に、トランジションピース２０の全体形状に対して半径方向内向きに配向される。
【００１８】
しかしながら、図２に示すように、ライナ２１からの大きな距離において、内部２３内に存在する流体ダイナミックスにより、気体状物質Ｇは、第１の渦流コア７１及び第２の渦流コア７２を有するデュアル渦流流れパターン７０に強制的にされ、それにより、ガスの第１の部分７３が第１の渦流コア７１の周りで時計方向に移動しまたガスの第２の部分７４が第２の渦流コア７２の周りで反時計方向に移動する。第２及び第３のチューブ５０及び６０は、上記のように第１のチューブ４０内に支持配置されて、該第２及び第３のチューブが各々、それぞれ第１の渦流コア７１及び第２の渦流コア７２に向けてかつ該第１の渦流コア７１及び第２の渦流コア７２内に燃料噴射Ｆを送給する。第１の渦流コア７１及び第２の渦流コア７２は両方とも比較的安定しているので、噴射燃料Ｆの気体状物質Ｇ及び主流れ２４の成分との混合の程度は、それによって第１のチューブ４０の軸方向位置から下流方向に比較的増大する。このことにより、可燃性材料のより大きい消費及び汚染物質エミッションの比較的低減がもたらされる。
【００１９】
限られた数の実施形態に関してのみ本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解される筈である。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の技術思想及び技術的範囲に相応するあらゆる数の変形、変更、置換え又は均等な構成を組込むように改良することができる。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって限定されるものと見なすべきではなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２０】
１０  ガスタ−ビンエンジンの一部分
２０  トランジションピース
２１  ライナ
２２  流れスリーブ
２３  内部
２４  主流れ
３０  燃料噴射器
４０  第１のチューブ
４１  第１の又は極平面
４２  第２の又は赤道平面
４５  アニュラス
５０  第２のチューブ
６０  第３のチューブ
７０  デュアル渦流流れパターン
７１  第１の渦流コア
７２  第２の渦流コア
７３  第１の部分
７４  第２の部分
【図１】
2012149875.tif 000003
【図２】
2012149875.tif 000004
【外国語明細書】
2012149875000001.pdf