(57)【要約】  本発明は、前壁（２３）、後壁（２４）、およびエンジンシャフト（３０）に対向して配置される底部（２２）を含む環状火炎管（２１）と、前記エンジンシャフト（３０）によって回転され、火炎管（２１）の底部（２２）に部分的に突出し、遠心分離によって火炎管に燃料を噴霧するように構成された噴射ホイール（４１）と、前記噴射ホイール（４１）上に燃料の膜を堆積させることができる少なくとも１つのインジェクタ（３５）と、を含むタービンエンジン燃焼アセンブリ（２０）であって、前記インジェクタ（３５）は、火炎管（２１）の前壁（２３）または後壁（２４）の前記上流領域を通るように配置され、その噴射口（３７）が前記火炎管（２１）内部に位置する前記噴射ホイール（４１）の一部（４３）に対向して前記火炎管（２１）へと開口していることを特徴とする、タービンエンジン燃焼アセンブリ（２０）に関する。
2018508733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼アセンブリ（２０）の上流側を向いた上流ゾーン（２３０）を有する前壁（２３）と、燃焼アセンブリ（２０）の上流側を向いた上流ゾーン（２４０）を有する後壁（２４）と、エンジンシャフト（３０）に対向して位置決めされた底部（２２）と、を備える環状火炎管（２１）と、
燃焼アセンブリ（２０）の長手方向軸Ｘ−Ｘ’と同軸の前記エンジンシャフト（３０）によって回転駆動される前記噴射ホイール（２６，４１）であって、底部（２２）を通って火炎管（２１）内に一部が突出し、火炎管内に燃料を遠心力によって霧化するように構成される噴射ホイール（２６、４１）と、
前記噴射ホイール（２６、４１）上に燃料膜を堆積させることができる少なくとも１つインジェクタ（３５）と、
を備えるタービンエンジン燃焼アセンブリ（２０）であって、
前記インジェクタ（３５）が、前記火炎管（２１）の前壁（２３）の前記上流ゾーン（２３０）、または後壁（２４）の前記上流ゾーン（２４０）を通り、噴射口（３７）が前記火炎管（２１）内に位置する前記噴射ホイール（２６、４１）の一部（２６０、４３）に対向して火炎管（２１）内に入るように位置決めされることを特徴とする、タービンエンジン燃焼アセンブリ（２０）。
【請求項２】
前記インジェクタ（３５）が、火炎管（２１）の前壁（２３）の上流ゾーン（２３０）を通って位置決めされること、前記噴射ホイール（２６）は、その外周で環状縁部（３３）を有するように燃焼アセンブリの上流側で湾曲していること、環状縁部（３３）には、複数の半径方向の噴射孔（３４）が開けられること、および前記インジェクタ（３５）が、火炎管（２１）内に位置する前記噴射ホイールの環状周縁部（２６０）の前面（３１）に対向して火炎管（２１）内に入ることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼アセンブリ（２０）。
【請求項３】
前記インジェクタ（３５）が、火炎管（２１）の後壁（２４）の上流ゾーン（２４０）を通って位置決めされること、前記噴射ホイール（２６）は、その外周で環状縁部（３３）を有するように燃焼アセンブリの下流側で湾曲していること、環状縁部（３３）には、複数の半径方向の噴射孔（３４）が開けられること、および前記インジェクタ（３５）が、火炎管（２１）内に位置する前記噴射ホイールの環状周縁部（２６０）の後面（３２）に対向して火炎管（２１）内に入ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記噴射ホイール（４１）が中実であり、火炎管（２１）内に突出する環状の燃料を受け取る半径方向面（４３）を有すること、およびインジェクタ（３５）が、環状燃料受け面（４３）に対向して火炎管（２１）内に入ることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼アセンブリ。
【請求項５】
インジェクタ（３５）が、燃料を噴射ホイールの前記燃料受け面（４３）に接線方向に噴射するように配向されることを特徴とする、請求項４に記載の燃焼アセンブリ。
【請求項６】
噴射ホイール（４１）の燃料受け面（４３）が、インジェクタ（３５）の噴射口（３７）の軸と角度αをなし、この角度（α）は９０°〜１８０°であることを特徴とする、請求項４に記載の燃焼アセンブリ。
【請求項７】
インジェクタ（３５）の噴射口（３７）の軸が、噴射ホイール（４１）の軸（３０）を含み、かつ噴射ホイール（４１）の軸に垂直なホイール（４１）の中央面（Ｐ）に対して垂直である平面（Ｐ１）内に延在することを特徴とする、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の燃焼アセンブリ。
【請求項８】
インジェクタ（３５）の噴射口（３７）の軸が、噴射ホイール（４１）の軸に垂直なホイール（４１）の中央面（Ｐ）に対して垂直ではないことを特徴とする、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の燃焼アセンブリ。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の燃焼アセンブリを備えたタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジンの燃焼アセンブリの分野に関し、より詳細には、これらのアセンブリの燃焼室に燃料を噴射するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンは、通常、ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって、ファン、１つまたは複数の圧縮機段（例えば、高圧圧縮機と低圧圧縮機）、燃焼室、１つまたは複数のタービン段（例えば、高圧タービンと低圧タービン）、およびガス排気ノズルを備える。
【０００３】
添付の図１は、先行技術によるタービンエンジンの一実施形態の燃焼アセンブリ１の縦断面図を概略的に示している。
【０００４】
燃焼アセンブリ１は、ディフューザを通って空気を加圧下で供給するコンプレッサ（図示せず）と上流側（図１の左側）で連通し、下流側でディストリビュータに接続され、ディストリビュータ自身は高圧タービン（図示せず）に接続される。
【０００５】
燃焼アセンブリ１は、環状の外側ケーシング２と内側ケーシング３とによって画定され、一方は長手方向軸Ｘ−Ｘ’に沿って他方の内側に延在する。
【０００６】
燃焼アセンブリ１は、ガス燃焼場である「火炎管」または「燃焼室」４を備える。
【０００７】
火炎管４は、２つのケーシング、外側ケーシング２と内側ケーシング３との間に位置決めされ、回転する前壁５および後壁６が設けられ、前壁５および後壁６は、概して長手方向軸Ｘ−Ｘ’の周囲に一方が他方の内側に全体的に延在する。
【０００８】
前壁５および後壁６は、湾曲した環状形状を有し、上流側は、遠心噴射ホイール７の両側で内側ケーシング３に接続され、下流側は、外側ケーシング２および内側ケーシング３それぞれに接続される。
【０００９】
このタイプの火炎管は、「環状」と呼ばれ、燃焼アセンブリ１の長手方向軸Ｘ−Ｘ’の周囲に延在する。
【００１０】
前壁５および後壁６は、通常、外側ケーシング２および内側ケーシング３から距離をおいて位置決めされ、火炎管４を取り囲む環状の給気ダクト８を形成する。
【００１１】
火炎管４は、上流側から下流側へのいくつかの連続したゾーン、すなわち、噴射ホイール７により案内される一次ゾーン９と、チューブ内の屈曲部にある中間ゾーン１０とを備え、中間ゾーン１０には、いくつかの希釈チューブ１１が配置される。
【００１２】
空気は、前壁５を貫通して設けられた複数の吸気口１２と、一次ゾーン９の一部に対向する後壁６を貫通して設けられた複数の吸気口１３とを通って火炎管４内に侵入する。
【００１３】
遠心噴射管７は、エンジンシャフト１５に取り付けられ、エンジンシャフト１５によって回転駆動される。エンジンシャフト１５は、燃焼アセンブリ１の長手方向軸Ｘ−Ｘ’と同軸である。
【００１４】
また、燃焼アセンブリには、エンジンシャフト１５の周囲に規則的に分布された複数のインジェクタ１６が装備される。これらのインジェクタ１６は、エンジンシャフト１５と、（長手方向軸Ｘ−Ｘ’に対して）火炎管４の底部（もしくは「内側」）をさらに構成する内側ケーシング３との間に位置決めされる。
【００１５】
各インジェクタ１６は、燃焼アセンブリ１の上流側を向いた面である噴射ホイール７の前面１７に、長手方向軸Ｘ−Ｘ’に平行な軸方向に（矢印ｉ参照）燃料を噴射するように位置決めされる。
【００１６】
噴射ホイール７が回転駆動されると、前面１７と接触する燃料膜は遠心力を受けて、ホイールの外側に向かって半径方向に変位する（矢印ｊ参照）。
【００１７】
ホイール７の環状周縁部１８には、放射状に配向された複数の孔１９が規則的な間隔で開けられている。
【００１８】
遠心力を受けた燃料は、孔１９を通過してエンジンシャフト１５に対して半径方向に火炎管４内に噴射され（矢印ｋ）、非常に細かい液滴に霧化される。このことは、そこに位置する圧縮空気との混合に好都合である。
【００１９】
遠心噴射ホイールを備えたこのタイプの燃焼アセンブリは、特にヘリコプタエンジンのような小型エンジンにとって多くの利点を有する。これらの利点は、以下の通りである。
好ましいタイプのインジェクタを有する必要はない。
これらのインジェクタは、燃料の種類および周囲温度に関係する燃料の粘度による影響を受けない。
タービンのケーシングは、低質量の単純な構造であり、その結果、低コストである。
排気ガスが全ての航空燃焼システムのうち最低の排出になるように、一方は一酸化窒素（ＮＯｘ）と、他方は一酸化炭素（ＣＯ）および未燃焼炭化水素（ＨＣ）の排出ガスとの妥協点が得られる。
【００２０】
しかしながら、このタイプの燃焼アセンブリはまた、エンジンシャフトに近接して、すなわち、燃焼アセンブリの内部に向かって、火炎管の下方に配置されるインジェクタの位置に関連する不利点を有する。現在、タービンエンジンは、燃料のコークス化（すなわち、凝固）を引き起こす特定の燃料消費を低減するために、ますます高い温度上昇サイクルで使用されている。そのため、故障（例えば、凝固した燃料（「コークス」）によるシャフトの閉塞、不十分な燃料分配に起因する早期摩耗、または燃料取り入れの妨げに起因するエンジンの始動失敗）を防ぐために、噴射システムおよびその周囲に位置決めされた多数のラビリンスシールをより一層頻繁に洗浄することが必要である。
【００２１】
中央の位置にあるインジェクタにアクセスし、それらを洗浄および／または交換し、噴射ホイールに近接して位置決めされたラビリンスシールにアクセスできるように、タービンエンジンの大部分を分解する（したがって、ヘリコプタエンジンを取り外す）必要がある。実際には、エンジンが所定位置にある時にインジェクタを交換することは不可能であり、このことは追加の処理およびコストをもたらし、ヘリコプタのダウンタイムを増加させる。
【００２２】
さらに、図１に示すような燃焼アセンブリでは、インジェクタ１６を配置するためにエンジンシャフト１５とホイール７の縁部との間に十分な空間を残す必要があるため、噴射ホイールの直径は相当な大きさである。その結果、この噴射ホイールはかなりの質量を有し、回転速度に起因するかなりの力を受ける。
【００２３】
米国特許第４０４０２５１号明細書は、インジェクタおよびその供給管が内側ケーシングおよび火炎管の底部の厚さ内に位置決めされる前述のタイプの燃焼アセンブリを記載している。インジェクタの噴霧口は、噴射ホイールの通過のために底部に設けられた開口部に通じている。
【００２４】
前述の燃焼アセンブリと同様に、インジェクタへのアクセスは困難であり、したがって、そのメンテナンスは複雑でコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】米国特許第４０４０２５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、前述のタイプの燃焼アセンブリであるが、上記の不利点を解決する燃焼アセンブリを提供することである。
【００２７】
特に、本発明の目的は、火炎管のインジェクタ（単数または複数）が、タービンエンジン全体を分解してヘリコプタの機体から取り外す必要なく、容易に分解できる燃焼アセンブリを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この目的を達成するために、本発明は、タービンエンジン燃焼アセンブリであって、
燃焼アセンブリの上流側を向いた上流ゾーンを有する前壁と、燃焼アセンブリの上流側を向いた上流ゾーンと有する後壁と、エンジンシャフトに対向して位置決めされた底部と、を備える環状火炎管と、
燃焼アセンブリの長手方向軸Ｘ−Ｘ’と同軸の前記エンジンシャフトによって回転駆動される噴射ホイールであって、底部を通って火炎管内に部分的に突出し、火炎管内に燃料を遠心力によって霧化するように構成された噴射ホイールと、
前記噴射ホイール上に燃料膜を堆積させることができる少なくとも１つのインジェクタと、
を備える燃焼アセンブリに関する。
【００２９】
本発明によれば、前記インジェクタは、火炎管の前壁の前記上流ゾーンまたは後壁の前記上流壁を通り、その噴射口が前記火炎管内に位置する前記噴射ホイールの一部に対向して火炎管内に入るように位置決めされる。
【００３０】
本発明のこれらの特徴により、火炎管の底部と噴射ホイールの駆動軸との間に位置する領域にアクセスする必要がなくなるので、インジェクタを分解することがはるかに容易になる。この分解は、この燃焼アセンブリを備えた機械（例えばヘリコプタ）が配置される場所で行うことができる。
【００３１】
有利には、第１の変形実施形態によれば、前記インジェクタは、火炎管の前壁の上流ゾーンを通って位置決めされ、前記噴射ホイールは、その外周で燃焼アセンブリの上流側で環状縁部を有するように湾曲し、この環状縁部には複数の半径方向の噴射孔が開けられ、前記インジェクタは、火炎管内に位置する前記噴射ホイールの環状周縁部の前面に対向して火炎管内に入る。
【００３２】
有利には、また別の変形実施形態によれば、前記インジェクタは、火炎管の後壁の上流ゾーンを通って位置決めされ、噴射ホイールは、その外周で燃焼アセンブリの下流側で環状縁部を有するように湾曲し、この環状縁部には複数の半径方向の噴射孔が開けられ、前記インジェクタは、火炎管内に位置する前記噴射ホイールの環状周縁部の後面に対向して火炎管内に入る。
【００３３】
有利には、また別の変形実施形態によれば、前記噴射ホイールは中実であり、火炎管内に突出する環状の燃料を受ける半径方向面を有し、インジェクタは、この環状の燃料受け面に対向して火炎管内に入る。
【００３４】
好ましい場合には、インジェクタが、燃料を噴射ホイールの前記燃料受け面に接線方向に噴射するように配向される。
【００３５】
噴射ホイールの燃料受け面がインジェクタの噴射口の軸と角度αをなすことも可能であり、この角度αは９０°〜１８０°である。
【００３６】
第１の変形形態によれば、本発明による燃焼アセンブリでは、インジェクタの噴射口の軸は、噴射ホイールの軸を含み、かつ、噴射ホイールの軸に垂直なホイールの中央面に対して垂直な平面内に延在する。
【００３７】
第２の変形形態によれば、本発明による燃焼アセンブリでは、インジェクタの噴射口の軸は、噴射ホイールの軸に垂直なホイールの中央面に対して垂直ではない。
【００３８】
本発明はさらに、前述のような燃焼アセンブリを備えたタービンエンジンに関する。
【００３９】
本発明の他の特徴および利点は、限定ではなく例示として、異なる可能な実施形態を示した添付図面を参照して行われる説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】先行技術の一実施形態による燃焼アセンブリの縦断面図である。
【図２】本発明に従うタービンエンジン燃焼アセンブリの一実施形態の概略縦断面図である。
【図３】本発明に従うタービンエンジン燃焼アセンブリの一実施形態の概略縦断面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに形成された断面に沿った燃焼アセンブリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の第１の実施形態を図２に関連して説明する。
【００４２】
この図２は、火炎管および噴射アセンブリのみを示しているので、図１の燃焼アセンブリに関して簡略化された燃焼アセンブリ２０の概略図である。
【００４３】
火炎管２１は、底部２２（または火炎管の内側）、前壁２３、および後壁２４を備える。底部２２は、前壁２３と後壁２４とを接続する。
【００４４】
前述の燃焼アセンブリ１に関して、火炎管２１は環状であり、燃焼アセンブリ２０の長手方向軸Ｘ−Ｘ’の周囲に延在する。
【００４５】
底部２２には、噴射ホイール２６の一部を火炎管２１の内部へと通す開口部２５が開けられる。言い換えれば、噴射ホイール２６は部分的に火炎管２１の底部へと突出している。
【００４６】
前壁２３は、火炎管の一次燃焼ゾーン２８に対向する複数の吸気口２７が開けられた燃焼アセンブリおよびタービンエンジンの上流側（図２の左側）の上流ゾーン２３０を有する。
【００４７】
同様に、後壁２４は、燃焼アセンブリおよびタービンエンジンの上流側を向き、火炎管の一次燃焼ゾーン２８に対向して複数の吸気口２９が開けられた上流ゾーン２４０を有する。
【００４８】
噴射ホイール２６は、長手方向軸Ｘ−Ｘ’と同軸のエンジンシャフト３０によって回転駆動される。噴射ホイール２６は、燃焼アセンブリの上流側を向いた前面３１と、下流側を向いた対向後面３２とを有する。
【００４９】
この噴射ホイール２６の外周は、湾曲しており、燃焼アセンブリ２０の長手方向軸Ｘ−Ｘ’に対して半径方向に向けられた孔３４が好ましくは規則的な間隔で開けられた環状周縁部３３を画定する。これらの孔３４は、オリフィスまたはスロットとすることができる。
【００５０】
先行技術の噴射ホイール７（図１参照）と比較して、噴射ホイール２６の環状周縁部３３が完全に内側にあるだけでなく、噴射ホイール２６を構成するディスク状部の周縁部２６０も内側にあるので、噴射ホイール２６は火炎管２１の内側にさらに貫入していることに留意されたい。この環状部分２６０は、縁部３３の延長部に位置する。
【００５１】
したがって、環状縁部３３の内面は、火炎管２１の底部２２から距離Ｄ１に位置し、その一部はエンジンシャフト３０に対向している。
【００５２】
燃焼アセンブリはさらに、１つまたは複数のインジェクタ３５を備え、図２にはそのうちの１つのみが示されている。
【００５３】
このインジェクタ３５は、燃料供給管３６に接続され、燃料供給管３６自身は、図示されていない燃料源に接続される。
【００５４】
インジェクタ３５は、噴射口３７を有する。
【００５５】
先行技術とは異なり、インジェクタ３５は、吸気口２７が設けられている火炎管２１の前壁２３、好ましくは上流ゾーン２３０を通過するように位置決めされる。また、このインジェクタ３５は、その噴射口３７が火炎管２１の内部へと通じるように位置決めされる。
【００５６】
そのためには、距離Ｄ１は、インジェクタ３５の噴射端３７から出る燃料ジェットの通過を可能にするのに十分であることに留意されたい。
【００５７】
噴射動作は以下の通りである。インジェクタ３５を出た燃料は、噴射口３７を通って出て、噴射ホイール２６の一部２６０の前面３１に噴射され、そこで燃料膜Ｆを形成する。
【００５８】
噴射ホイール２６の回転による遠心力の影響下で、燃料膜はホイールの外周に向かって変位し、ホイールを取り囲む空気と接触して、火炎管２１の内部に分散される非常に微細な液滴Ｇに燃料を微粉化または霧化する効果をもたらす孔３４を通過する。
【００５９】
インジェクタ３１が火炎管の前壁２３を通って位置決めされることで、インジェクタの分解が容易になる。好ましくは、その構成は、この前壁２３を通ってインジェクタ３１を抜き取ることができるように適応される。
【００６０】
また有利には、噴射ホイール２６の直径は、火炎管２１の底部２２をエンジンシャフト３０のより近くに配置することができるので、図１に示す先行技術の噴射ホイールの直径よりも小さい。これに関して、図１および図２は同じ縮尺では示されていないことに留意されたい。
【００６１】
より小さな直径を有する噴射ホイール２６の質量は、先行技術のホイールの質量よりも小さく、その結果、機械的強度も改善される。
【００６２】
本発明の別の実施形態を図３に関連して説明する。同じ要素には同じ参照番号が付与されているので、再度詳細には説明しない。
【００６３】
噴射ホイールは参照番号４１を有する。噴射ホイールは、エンジンシャフト３０によって回転駆動される。
【００６４】
噴射ホイールは、中実である、すなわち、噴射孔３４が開けられていないという点が噴射ホイール２６と異なる。その周縁部４２は、燃料膜Ｆを受け取るために、円形の半径方向面４３（好ましくは平坦である）を画定するように張り出している。
【００６５】
インジェクタ３５は、その噴射口３７がこの面４３に対向するように位置決めされる。
【００６６】
噴射口３７の軸は、燃料受け面４３と角度α（アルファ）をなす。この角度αは、有利には、９０°〜１８０°である。角度αが１８０°である時、燃料噴射は面４３に対して接線方向に生じる。
【００６７】
この場合、ホイール（４１）の中央面Ｐがこのホイールを駆動するエンジンシャフト３０の軸に垂直であることを考慮すると、インジェクタ３５の噴射口３７の軸は、Ｐに垂直であり、かつエンジンシャフト３０の軸を含む平面Ｐ１内に延在する。図３において、平面Ｐ１は図面用紙の平面に対応し、図４では平面Ｐ１は一点鎖線で示されている。
【００６８】
しかしながら、噴射口３７の軸がＰに垂直にならないように方向付けすることも可能である。すなわち、この場合、この軸は、図３の平面に対応する平面Ｐ１から突出または離れる。図４では、この軸をＸ１−Ｘ’１と呼ぶ。
【００６９】
この実施形態では、インジェクタ３５は、有利には、図２の実施形態の場合よりも火炎管２１内に深く挿入されないことに留意されたい。それは、その噴射口が噴射ホイールの環状縁部３３の下方に位置するゾーンに到達する必要がないからである。インジェクタは、面４３上に燃料を噴射することができるだけで十分である。このことにより、噴射３５の分解が容易になる。
【００７０】
前述のように、燃料膜Ｆは、ホイール４１によって生成された遠心力を受け、燃料液滴Ｇの形に霧化される。
【００７１】
本発明のこの実施形態は、貫通孔が開けられていないので、非常に単純で機械的耐久性に優れた構造を有する噴射ホイール４１を有することを可能にする。火炎管２１の底部２２をエンジンシャフト３０により近づけることができるので、噴射ホイール４１の直径も先行技術の場合よりも小さい。最後に、燃焼は、実質的には、噴射ホイール４１の一方の側、図３では左側でのみ生じる。
【００７２】
さらに、本発明の変形実施形態が可能であることに留意されたい。特に、インジェクタ３５は、火炎管２１の後壁２４を通って、好ましくは、火炎管２１の上流ゾーン２４０を通って、位置決めすることができる。
【００７３】
この場合、図２の実施形態に従って噴射ホイール２６を作製すると、その環状縁部３３が燃焼アセンブリ２０の下流側に曲げられ、燃料噴射はホイールの後面３２上で生じる。
【００７４】
インジェクタが後壁２４を通って位置決めされ、噴射ホイール４１が図３の実施形態に従う場合、その受け面４３は後壁２４の方に向けられる。
【００７５】
噴射口３７の軸の異なる可能な傾斜および前述した角度αの異なる値も、この変形実施形態に適用される。
【００７６】
最後に、別の変形実施形態によれば、火炎管２１は、分解を容易にするフランジ５０を使用して組み立てられるいくつかの部分で作製される形も可能である。
【図１】
2018508733.tif 000003
【図２】
2018508733.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2018508733.tif 000007
2018508733.tif 000008
2018508733.tif 000009
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