(57)【要約】【課題】タービンエンジン（１００）とともに使用するための燃料ノズル（２３６）を提供すること。【解決手段】燃料ノズルは、燃焼チャンバ（２３４）を画定する燃焼器ライナ（２５２）に結合されるハウジング（４８４）を含む。ハウジングは、空気プレナム（２５０）内で少なくとも部分的に位置付けされ、空気プレナムを少なくとも部分的に画定する端壁（４８８）を含む。燃料ノズルは、燃料を燃焼チャンバに導くためのハウジングを貫通して延びる複数の混合チューブ（５２８）と、ハウジングの端壁によってハウジング内で少なくとも部分的に画定される冷却液プレナム（５０４）と、冷却液（５１５）を冷却液プレナムから空気プレナムに導くためのハウジングの端壁内で画定される複数の孔（６０２）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン（１００）とともに使用するための燃料ノズル（２３６）であって、
燃焼チャンバ（２３４）を画定する燃焼器ライナ（２５２）に結合されるハウジング（４８４）であって、空気プレナム（２５０）内に少なくとも部分的に位置付けされ、前記空気プレナムを少なくとも部分的に画定する端壁（４８８）を含む、ハウジング（４８４）と
燃料（５１８）を前記燃焼チャンバに導くための前記ハウジングを貫通して延びる複数の混合チューブ（５２８）と、
前記端壁によって前記ハウジング内で少なくとも部分的に画定される冷却液プレナム（５０４）と、
冷却液（５１５）を前記冷却液プレナムから前記空気プレナムに導くための前記端壁内で画定される複数の孔（６０２）と
を備える、燃料ノズル（２３６）。
【請求項２】
前記複数の孔（６０２）のそれぞれが、前記複数の混合チューブ（５２８）の少なくとも１つに隣接して位置付けられる、請求項１記載の燃料ノズル（２３６）。
【請求項３】
前記複数の孔（６０２）の少なくとも１つが、前記複数の混合チューブ（５２８）の少なくとも１つの中心線（５４４）に対してある角度で位置付けられる、請求項１記載の燃料ノズル（２３６）。
【請求項４】
前記ハウジング（４８４）内で少なくとも部分的に画定される燃料プレナム（５０６）をさらに備える、請求項１記載の燃料ノズル（２３６）。
【請求項５】
前記複数の混合チューブ（５２８）の少なくとも１つが、燃料を前記燃料プレナム（５０６）から前記複数の混合チューブの前記少なくとも１つに導くための少なくとも１つの燃料孔（５５４）を備える、請求項４記載の燃料ノズル（２３６）。
【請求項６】
前記冷却液プレナム（５０４）が、冷却液管（５０８）に結合され、前記燃料プレナムが、燃料導管（５１６）に結合される、請求項４記載の燃料ノズル（２３６）。
【請求項７】
前記燃料導管（５１６）が、前記冷却液管（５０８）によって実質的にその周囲を囲まれる、請求項６記載の燃料ノズル（２３６）。
【請求項８】
前記冷却液（５１５）が、希釈剤、不活性ガスおよび空気の少なくとも１つを含む、請求項１記載の燃料ノズル（２３６）。
【請求項９】
タービンエンジン（１００）とともに使用するための燃焼器アセンブリ（１２４）であって、
空気プレナム（２５０）を含むケーシング（２４２）と、
前記ケーシング内で位置付けされ、燃焼チャンバ（２３４）を内部に画定する燃焼器ライナ（２５２）と、
前記燃焼器ライナに結合される複数の燃料ノズル（２３６）であって、各燃料ノズル（２３６）が、
前記燃焼器ライナに結合されるハウジング（４８４）であって、前記燃焼チャンバを少なくとも部分的に画定する端壁（４８８）を含む、ハウジング（４８４）、
燃料（５１８）を前記燃焼チャンバに導くための前記ハウジングを貫通して延びる複数の混合チューブ（５２８）、
前記端壁によって前記ハウジング内で少なくとも部分的に画定される冷却液プレナム（５０４）、および
冷却液（５１５）を前記冷却液プレナムから前記空気プレナムに導くための前記端壁内で画定される複数の孔（６０２）を
含む、複数の燃料ノズル（２３６）と
を備える、燃焼器アセンブリ（１２４）。
【請求項１０】
前記複数の孔（６０２）のそれぞれが、前記複数の混合チューブ（５２８）の少なくとも１つに隣接して位置付けされる、請求項９記載の燃焼器アセンブリ（１２４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、一般に、タービンエンジンに関し、より詳細には、タービンエンジン中で使用するための燃料ノズルアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンは、熱電併給施設および発電所で使用されるものが、少なくともいくつか知られている。そのようなエンジンは、単位質量流量当たりの比仕事量および電力の要求が高いことがある。動作効率を増加させるために、ガスタービンエンジンなど、少なくともいくつかの知られたタービンエンジンは、燃焼温度を高めて動作する。少なくともいくつかの知られたガスタービンエンジンでは、エンジン効率が、燃焼ガス温度が高くなるにつれて増加する。
【０００３】
しかし、また、温度がより高い状態で動作すると、窒素の酸化物（ＮＯｘ）などの汚染排出物の発生が増加する恐れがある。そのような排出物の発生を減少させるための試みとして、少なくともいくつかの知られたタービンエンジンでは、燃焼システムの設計を向上させている。たとえば、多くの燃焼システムでは、予混合技術が使用されることがあり、それは、希釈剤、気体および／または空気などの物質と燃料との混合を促進して、燃焼用の燃料混合物を生成するマイクロ混合器を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７９５４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、そのような燃焼システムの利点は、限定される恐れがある。そのような燃焼システムによって生成される高いＨ2の濃度のために、耳障りな高音（ｓｃｒｅｅｃｈ）として聞こえる１ｋＨｚより高い、高ダイナミックなトーンが発生する恐れがある。高ダイナミックなトーンは、燃焼器およびその付随する構成要素の摩耗を増加させる恐れがあり、および／または燃焼システムの耐用年数を短くすることがあり、極端な場合、燃焼システムに損傷を引き起こす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、タービンエンジンとともに使用するための燃料ノズルが提供される。この燃料ノズルは、燃焼チャンバを画定する燃焼器ライナに結合されるハウジングを含む。ハウジングは、空気プレナム内に少なくとも部分的に位置付けられ、空気プレナムを少なくとも部分的に画定する端壁を含む。燃料ノズルは、燃料を燃焼チャンバに導くためのハウジングを貫通して延びる複数の混合チューブと、ハウジング内でハウジング端壁によって少なくとも部分的に画定される冷却液プレナムと、冷却液プレナムから空気プレナムに冷却液を導くための前記ハウジング端壁内で画定される複数の孔とを含む。
【０００７】
別の実施形態では、タービンエンジンとともに使用するための燃焼器アセンブリが提供される。この燃焼器アセンブリは、空気プレナムを含むケーシングと、ケーシング内に位置付けられ、燃焼チャンバを内部に画定する燃焼器ライナと、燃焼器ライナに結合される複数の燃料ノズルとを含む。複数の燃料ノズルの各燃料ノズルが、燃焼器ライナに結合されるハウジングを含む。ハウジングは、燃焼チャンバを少なくとも部分的に画定する端壁と、燃料を燃焼チャンバに導くためのハウジングを貫通して延びる複数の混合チューブと、ハウジング内でハウジング端壁によって少なくとも部分的に画定される冷却液プレナムと、冷却液を冷却液プレナムから空気プレナムに導くための前記ハウジング端壁内で画定される複数の孔とを含む。
【０００８】
さらに別の実施形態では、タービンエンジンとともに使用するための燃料ノズルを組み立てる方法が提供される。この方法は、燃焼チャンバを画定する燃焼器ライナにハウジングを結合するステップを含む。ハウジングは、空気プレナム内に少なくとも部分的に位置付けられ、空気プレナムを少なくとも部分的に画定する端壁を含む。本方法は、燃料を燃焼チャンバに導くための複数の混合チューブをハウジングに結合するステップと、ハウジング内で冷却液プレナムを少なくとも部分的に形成するステップと、冷却液を冷却液プレナムから空気プレナムに導くための複数の孔を形成するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】図１に示すタービンエンジンとともに使用することができ、領域２に沿った例示的な燃料ノズルアセンブリの断面図である。
【図３】例示的な燃料ノズルアセンブリの一部分の、ライン３−３（図２に示す）に沿った断面図である。
【図４】例示的な燃料ノズルの一部分の、領域４（図２に示す）に沿った拡大断面図である。
【図５】図３に示す燃料ノズルアセンブリとともに使用することができる、領域６（図４に示す）に沿った例示的な燃料ノズルの一部分の拡大概略図である。
【図６】図３に示す燃料ノズルアセンブリとともに使用することができる、領域６（図４に示す）に沿った代替の燃料ノズルの一部分の拡大概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
同様の参照番号および記号は、様々な図面において同様の要素を示す。
【００１１】
本明細書に述べる例示的な装置、システムおよび方法によって、より高い温度で動作するタービンエンジンの少なくともいくつかの知られた燃焼システムに付随する少なくともいくつかの知られた不利点が、克服される。本明細書に述べる実施形態では、タービンエンジンとともに使用して、燃焼器内の構成要素の温度を低下させる、燃焼器の動作によって発生するＮＯｘを減少させる、燃焼器の動作によって生じる燃焼ダイナミックスを緩和する、および燃焼器の構成要素の操作性または耐久性を向上させることの中の少なくとも１つを促進することができる燃料ノズルアセンブリが提供される。より具体的には、燃料ノズルアセンブリは、それぞれが、複数のチューブを含み、上流表面および下流表面の両方を有する複数の燃料ノズルを含む。燃料ノズルの少なくとも１つの上流表面は、少なくとも１つの開口を有する。冷却液が、冷却液供給部から燃料ノズルを通って少なくとも１つの開口に導かれ、燃料ノズルの低温側で空気および他の流体と混ざり合う。より具体的には、冷却液を少なくとも１つの開口に導くことによって、ピークの燃焼温度が低下し、ＮＯｘが減少し、燃焼ダイナミックスが軽減され、燃焼器の操作性および耐久性が高められる。
【００１２】
用語「冷却液」は、本明細書で使用されるとき、窒素、空気、燃料、希釈液、不活性ガス、またはそれらの何らかの組み合わせ、および／または燃料ノズルの本明細書で述べるように機能することを可能にする他の任意の流体を示す。
【００１３】
図１は、例示的なタービンエンジン１００の概略断面図である。より具体的には、タービンエンジン１００は、ガスタービンエンジンである。例示的な実施形態は、ガスタービンエンジンを含むが、本発明は、任意の１つの特定のエンジンに限定されず、当業者は、他のタービンエンジンに関して本発明を使用することができることを理解するであろう。
【００１４】
さらに、例示的な実施形態では、タービンエンジン１００は、吸入部１１２と、吸入部１１２の下流で結合されるコンプレッサ部１１４と、コンプレッサ部１１４の下流で結合される燃焼器部１１６と、燃焼器部１１６の下流で結合されるタービン部１１８と、排出部１２０とを含む。タービン部１１８は、ロータシャフト１２２を介してコンプレッサ部１１４に結合される。例示的な実施形態では、燃焼器部１１６は、複数の燃焼器アセンブリ１２４を含む。燃焼器部１１６は、各燃焼器アセンブリ１２４がコンプレッサ部１１４と流体連通状態で位置付けされるように、コンプレッサ部１１４に結合される。燃料ノズルアセンブリ１２６が、各燃焼器アセンブリ１２４内で結合される。タービン部１１８は、コンプレッサ部１１４に、かつ、ただしこれらに限定されないが、発電機および／または機械的な駆動付与（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｄｒｉｖｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）などの負荷１２８に結合される。例示的な実施形態では、各コンプレッサ部１１４およびタービン部１１８は、ロータシャフト１２２に結合されてロータアセンブリ１３２を形成する少なくとも１つのロータディスクアセンブリ１３０を含む。燃料供給システム１３８が、燃料の流れを燃料ノズルアセンブリ１２６に導くために、各燃料ノズルアセンブリ１２６に結合される。さらに、冷却液供給システム１４０が、冷却液の流れを各燃料ノズルアセンブリ１２６に導くために、各燃料ノズルアセンブリ１２６に結合される。
【００１５】
動作の間、吸入部１１２は、空気をコンプレッサ部１１４に向けて導き、空気は、より高い圧力と温度に圧縮され、その後燃焼器部１１６に向けて排出される。圧縮された空気は、各燃料ノズルアセンブリ１２６から供給される燃料および他の流体と混合され、点火されて燃焼ガスが生成され、このガスは、タービン部１１８に向けて導かれる。より具体的には、各燃料ノズルアセンブリ１２６は、天然ガスおよび／または燃料オイルなどの燃料、空気、および／または窒素ガス（Ｎ2）などの希釈剤をそれぞれの燃焼器アセンブリ１２４中に、かつ空気流中に注入する。燃料と空気の混合物は、点火されて高温の燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスは、タービン部１１８に向けて導かれる。タービン部１１８は、燃焼ガスが回転エネルギーをタービン部１１８およびロータアセンブリ１３２に与えるので、ガス流からの熱エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する。各燃料ノズルアセンブリ１２６に空気および／または希釈剤とともに燃料をそれぞれの燃焼器アセンブリ１２４中に注入させることによって、ピーク温度、燃焼ダイナミックスおよび／またはＮＯｘは、各燃焼器アセンブリ１２４内で減少させることができる。
【００１６】
図２は、燃料ノズルアセンブリ１２６の例示的な実施形態の、領域２（図１に示す）に沿った断面図である。図３は、図２のライン３−３に沿った燃料ノズルアセンブリ１２６の一部分の断面図である。図４は、図２の領域４に沿った燃料ノズル２３６の一部分の拡大断面図である。例示的な実施形態では、燃焼器アセンブリ１２４は、ケーシング２４２を含み、ケーシング２４２は、チャンバ２４４をその内部に画定する。空気プレナム２５０がチャンバ２４４内で画定されるように、端部カバー２４６がケーシング２４２の外部２４８に結合される。コンプレッサ部１１４（図１に示す）が、コンプレッサ部１１４から圧縮空気を下流に向けて空気プレナム２５０に導くために、チャンバ２４４と流体連通状態で結合される。
【００１７】
例示的な実施形態では、各燃焼器アセンブリ１２４が、チャンバ２４４内に位置付けられる燃焼器ライナ２５２を含み、タービン部１１８（図１に示す）と移行要素（図示せず）を通して、コンプレッサ部１１４と流体連通状態で結合される。燃焼器ライナ２５２は、後方部（図示せず）と前方部２５６の間に延在する実質的に円筒形状の内側表面２５４を含む。内側表面２５４は、中心線軸２５８に沿って軸方向に延びる環状の燃焼チャンバ２３４を画定し、後方部と前方部２５６の間に延在する。燃焼器ライナ２５２は、燃料ノズルアセンブリ１２６が燃料および空気を燃焼チャンバ２３４中に導くように、燃料ノズルアセンブリ１２６に結合される。燃焼チャンバ２３４は、燃料ノズルアセンブリ１２６からタービン部１１８に延びる燃焼ガス流路２６０を画定する。例示的な実施形態では、燃料ノズルアセンブリ１２６は、空気プレナム２５０から空気の流れを受け入れ、燃料供給システム１３８から燃料の流れを受け入れ、燃焼ガスを生成するために燃料／空気の混合物を燃焼チャンバ２３４中に導く。
【００１８】
燃料ノズルアセンブリ１２６は、複数の燃料ノズル２３６を含み、そのそれぞれが、燃焼器ライナ２５２に結合され、空気プレナム２５０内に少なくとも部分的に位置付けられる。例示的な実施形態では、燃料ノズルアセンブリ１２６は、中心ノズル２６４のまわり周辺に配置される複数の外側ノズル２６２を含む。中心ノズル２６４は中心線軸２５８に沿って配向される。
【００１９】
例示的な実施形態では、端部プレート２７０は、燃焼チャンバ２３４を少なくとも部分的に画定するように、燃焼器ライナ２５２の前方部２５６に結合される。端部プレート２７０は、端部プレート２７０を貫通して延びる複数の開口２７２を含み、複数の開口２７２のそれぞれは、それを貫通する燃料ノズル２３６を受け入れるような大きさおよび形状に作られる。各燃料ノズル２３６は、それが燃焼チャンバ２３４と流体連通状態で結合されるように、対応する開口２７２内に位置付けられる。あるいは、燃料ノズル２３６は、端部プレートが必要にならないように、燃焼器ライナ２５２に結合することができる。
【００２０】
例示的な実施形態では、各燃料ノズル２３６は、ハウジング４８４（図４に示す）を含む。ハウジング４８４は、前方端壁４８８と対向する後方端壁４９０の間に延在する側壁４８６（図３に示す）を含む。後方端壁４９０は、前方端壁４８８と燃焼チャンバ２３４の間に配向され、燃焼チャンバ２３４を少なくとも部分的に画定する外側表面４９２を含む。側壁４８６は、半径方向外側表面４９４および半径方向内側表面４９６を含む。半径方向内側表面４９６は、長手方向軸５００に沿って、前方端壁４８８と後方端壁４９０の間に延在する実質的に円筒形状のキャビティ４９８を画定する。
【００２１】
内壁５０２が、キャビティ４９８内に位置付けられ、内側表面４９６から内側に向けて延在し、それにより、冷却液プレナム５０４が内壁５０２と前方端壁４８８の間で画定され、燃料プレナム５０６が内壁５０２と後方端壁４９０の間で画定されるようになる。例示的な実施形態では、内壁５０２は、燃料プレナム５０６が冷却液プレナム５０４の下流で長手方向軸５００に沿って配向されるように、側壁の内側表面４９６に対して実質的に垂直に配向される。
【００２２】
例示的な実施形態では、複数の冷却液管５０８が、冷却液供給システム１４０（図１に示す）から燃料ノズルアセンブリ１２６に延びる。各冷却液管５０８は、対応する燃料ノズル２３６と流体連通状態で結合される。より具体的には、冷却液管５０８は、冷却液の流れを冷却液供給システム１４０から冷却液プレナム５０４に導くために、冷却液プレナム５０４に結合される。冷却液管５０８は、端部カバー２４６とハウジング４８４の間に延び、冷却液プレナム５０４に結合される冷却液チャネル５１２を冷却液管５０８内で画定する内側表面５１０を含む。さらに、冷却液管５０８は、前方端壁４８８に結合され、開口５１４に対して配向され、この開口５１４は、前方端壁４８８を貫通して延びて冷却液チャネル５１２を冷却液プレナム５０４に結合する。各冷却液チャネル５１２が、冷却液の流れ５１５を冷却液供給システム１４０から冷却液プレナム５０４に導くために、冷却液プレナム５０４に結合される。
【００２３】
複数の燃料導管５１６が、燃料の流れを燃料ノズルアセンブリ１２６に導くために、燃料供給システム１３８（図１に示す）と燃料ノズルアセンブリ１２６の間で延びる。例示的な実施形態では、各燃料導管５１６が、燃料の流れ５１８を燃料プレナム５０６に導くために、対応する燃料ノズル２３６に結合される。各燃料導管５１６は、燃料導管５１６内にあり、かつ燃料プレナム５０６と流体連通状態で結合される燃料チャネル５２２を画定する内側表面５２０を含む。
【００２４】
燃料導管５１６は、冷却液管５０８内に配設され、この冷却液管５０８によって実質的にその周囲を取り囲まれ、冷却液プレナム５０４を貫通して内壁５０２に延びる。燃料導管５１６は、開口５２４に対して配向され、この開口５２４は、内壁５０２を貫通して延びて、燃料チャネル５２２を燃料プレナム５０６と流体連通状態で結合する。
【００２５】
例示的な実施形態では、燃料ノズル２３６は、そのそれぞれがハウジング４８４に結合される複数の混合チューブ５２８を含む。各混合チューブ５２８が、ハウジング４８４を貫通して延びて、空気プレナム２５０を燃焼チャンバ２３４に結合する。混合チューブ５２８は、燃料ノズルアセンブリ１２６の中心部５３２（図３に示す）から外側にハウジング側壁４８６に向けて延びる複数の行５３０（図３に示す）の形で配向される。各行５３０は、ノズル中心部５３２のまわり周辺に配向される複数の混合チューブ５２８を含む。各混合チューブ５２８が、外側表面５３４および実質的に円筒形状の内側表面５３６を含み、吸気部５３８と排気部５４０の間に延びる。混合チューブ５２８は、内側表面５３６と外側表面５３４の間で測定される幅５４１を含む。内側表面５３６は、中心線軸５４４に沿って吸気部５３８と排気部５４０の間で延びる流れチャネル５４２を画定する。吸気部５３８は、矢印５４６によって示す空気流を空気プレナム２５０から流れチャネル５４２中に導いて、流れチャネル５４２内で燃料と空気との混合を促進するような大きさと形状で作られる。
【００２６】
前方端壁４８８は、前方端壁４８８を貫通して延びる複数の吸気開口５４８を含む。さらに、後方端壁４９０は、後方端壁４９０を貫通して延びる複数の排気開口５５０を含む。各混合チューブの吸気部５３８は、前方端壁４８８に隣接して配向され、対応する吸気開口５４８を貫通して延びる。さらに、排気部５４０は、後方端壁４９０に隣接して配向され、対応する排気開口５５０を貫通して延びる。加えて、各混合チューブ５２８は、内壁５０２を貫通して延びる複数の開口５５２を貫通して延びる。例示的な実施形態では、各混合チューブ５２８は、長手方向軸５００に対して実質的に平行に配向される。あるいは、少なくとも１つの混合チューブ５２８を、長手方向軸５００に対して斜めに配向することができる。
【００２７】
例示的な実施形態では、１つまたは複数の混合チューブ５２８は、少なくとも１つの燃料孔５５４を含み、この燃料孔５５４は、混合チューブの内側表面５３６を貫通して延びて、燃料プレナム５０６を流れチャネル５４２に結合する。燃料孔５５４は、燃料の流れ５１８を燃料プレナム５０６から流れチャネル５４２に導いて、燃料５１８と空気５４６の混合を促進し、それによって矢印５５８によって示す燃料空気混合物を形成するように構成され、この混合物は、燃焼チャンバ２３４に導かれる。例示的な実施形態では、燃料孔５５４が、流れチャネル軸５４４に実質的に垂直に配向される中心線軸５６０に沿って延びる。別の実施形態では、燃料孔５５４は、流れチャネル軸５４４に対して斜めに配向される。あるいは、燃料孔５５４は、流れチャネル軸５４４に対して任意の角度で配向することができ、燃料ノズル２３６に本明細書で述べるように機能させることを可能にする。
【００２８】
図５は、図４に示す例示的な燃料ノズル２３６の一部分の、領域６に沿った拡大概略図である。図６は、代替の燃料ノズルの一部分の拡大概略図である。例示的な実施形態では、１つまたは複数の冷却液孔６０２が、冷却液プレナム５０４を空気プレナム２５０と流体連通状態で結合するために、前方端壁４８８を貫通して延びる。冷却液孔６０２は、冷却液５１５を冷却液プレナム５０４から空気プレナム２５０に導くように構成されている。燃料ノズル２３６は、燃料ノズルアセンブリ１２６が本明細書で述べるように機能するのを可能にするために、その数および／または冷却液孔６０２の構成を任意のものとすることができる。
【００２９】
例示的な実施形態では、冷却液孔６０２は、中心線軸６１０に沿って延びる流れチャネル６０８を画定する半径方向内側表面６０４を有する。冷却液孔６０２、したがって中心線軸６１０は、中心線軸５４４に対して実質的に平行である。あるいは、少なくとも１つの冷却液孔６０２、したがって中心線軸６１０は、中心線軸５４４に対して斜めに配向することができる。より具体的には、その斜角は、約３０〜６０°の間とすることができる。
【００３０】
動作の間、燃料は、燃料供給システム１３８から燃料導管５１６を通じて導かれて燃料ノズルアセンブリ１２６に供給され、燃料は、少なくとも空気と混合されて可燃性混合物を形成する。より具体的には、燃料は、燃料導管５１６から、混合チューブ５２８上に位置決めされる少なくとも１つの孔５５４に導かれる。空気および他の流体は、矢印５４６によって示すように混合チューブ５２８を通って流れ、燃料と混ざり合って可燃性混合物を形成する。可燃性混合物は、燃料ノズル２３６の排気開口５５０から燃焼チャンバ２３４に排出された後に点火される。燃焼チャンバ２３４中での高濃度のＨ2の燃焼によって、１ｋＨｚより高い高ダイナミックなトーンが発生する。極端な場合、高ダイナミックなトーンは、燃焼器部１１６またはタービンエンジン１００の他の構成要素に損傷を引き起こす。
【００３１】
高ダイナミックなトーンおよびＮＯｘを減少するために、他の流体が、燃料ノズル２３６を介して燃焼チャンバ２３４に導かれる。より具体的には、例示的な実施形態では、燃料がノズル２３６に供給されるとき、冷却液は、冷却液管５０８を通じて燃料ノズル２３６に導かれる。より具体的には、冷却液は、冷却液供給システム１４０（図１に示す）から冷却液チャネル５１２を通じて冷却液プレナム５０４に導かれる。冷却液は、少なくとも１つの孔６０２を通じて導かれ空気プレナム２５０中に排出される。冷却液は、空気プレナム２５０中に存在する空気および／または他の流体と混合され、その後、矢印５４６によって示すように混合チューブ５２８を通って流れ、したがって、冷却液は、燃焼チャンバ２３４中の温度、たとえば、局所的なピーク温度の低下、高ダイナミックなトーンの軽減およびＮＯｘの低減を促進する。燃焼チャンバ２３４のピーク温度を低下させることによって、燃焼器アセンブリ１２４（図１に示す）の全体の温度が低下する。
【００３２】
タービンエンジンとともに使用される知られた装置およびシステムと比較すると、上記に述べた燃料ノズルアセンブリは、燃焼器内で発生するピーク温度を低下させるように促進するために、タービンエンジンとともに使用することができる。より具体的には、燃料ノズルアセンブリは、複数の燃料ノズルを含む。複数の燃料ノズルのそれぞれが、空気、燃料および他の流体を燃焼チャンバに導くために、複数の混合チューブを含む。冷却液が、空気および／または他の気体と混ざり合うために、少なくとも１つの燃料ノズルの低温側の穴を通じて導かれ、その後複数のチューブを通じて燃焼チャンバに導かれる。冷却液を燃料ノズルの少なくとも１つに導くことによって、燃焼チャンバ中のピーク温度が低下し、ＮＯｘが減少し、燃焼ダイナミックスが軽減され、燃焼器の操作性および耐久性が増加する。
【００３３】
燃料ノズルアセンブリの例示的な実施形態およびそれを組み立てる方法を上記に詳細に述べている。燃料ノズルアセンブリおよびそれを組み立てる方法は、本明細書に述べた具体的な実施形態に限定されず、むしろ燃料ノズルアセンブリの構成要素および／またはそのアセンブリの組み立てのステップは、本明細書に述べた他の構成要素および／またはステップと独立に、別々に利用することができる。たとえば、本明細書に述べた開口のいずれも、本明細書に述べた燃料ノズルのいずれかとともに使用することができる。さらに、燃料ノズルアセンブリは、また、他の機械および方法と組み合わせて使用することができ、本明細書に述べたようにタービンエンジンだけとの実施に限定されない。それどころか、例示的な実施形態は、他の多くのシステムと組み合わせて実施し利用することができる。
【００３４】
本発明の様々な実施形態の具体的な特徴をいくつかの図面で示し、他の図面で示さないことがあるが、これは、便宜上のためだけである。本発明の原理によれば、図面のいずれかの特徴は、他のいずれかの図面のいずれかの特徴と組み合わせて参照するおよび／または特許請求することができる。
【００３５】
本書面による明細書は、本発明を開示するために、また、任意の装置またはシステムを製造する、使用する、および任意の組み込まれた方法を実施することを含む本発明を当業者が実施することを可能にするために、最良の形態を含む例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思い浮かぶ他の例を含むことができる。そのような他の例は、請求項の文字通りの意味と違わない構造的要素を有する場合、または請求項の文字通りの意味と実質的に異ならない等価の構造的要素を有する場合、特許請求の範囲に含まれると意図される。
【符号の説明】
【００３６】
１００  タービンエンジン
１１２  吸入部
１１４  コンプレッサ部
１１６  燃焼器部
１１８  タービン部
１２０  排出部
１２２  ロータシャフト
１２４  燃焼器アセンブリ
１２６  燃料ノズルアセンブリ
１２８  負荷
１３０  ロータディスクアセンブリ
１３２  ロータアセンブリ
１３８  燃料供給システム
１４０  冷却液供給システム
２３４  燃焼チャンバ
２３６  燃料ノズル
２４２  ケーシング
２４４  チャンバ
２４６  端部カバー
２４８  外部
２５０  空気プレナム
２５２  燃焼器ライナ
２５４  内側表面
２５６  前方部
２５８  中心線軸
２６０  燃焼ガス流路
２６２  外側ノズル
２６４  中心ノズル
２７０  端部プレート
２７２  開口
４８４  ハウジング
４８６  側壁
４８８  前方端壁
４９０  後方端壁
４９２  外側表面
４９４  外側表面
４９６  内側表面
４９８  キャビティ
５００  長手方向軸
５０２  内壁
５０４  冷却液プレナム
５０６  燃料プレナム
５０８  冷却液管
５１０  内側表面
５１２  冷却液チャネル
５１４  開口
５１５  冷却液
５１６  燃料導管
５１８  燃料
５２０  内側表面
５２２  燃料チャネル
５２４  開口
５２８  混合チューブ
５３０  行
５３２  中心部
５３４  外側表面
５３６  内側表面
５３８  吸気部
５４０  排気部
５４１  幅
５４２  流れチャネル
５４４  中心線軸
５４６  矢印
５４８  吸気開口
５５０  排気開口
５５２  開口
５５４  燃料孔
５５８  矢印
５６０  中心線軸
６０２  冷却液孔
６０４  内側表面
６０８  流れチャネル
６１０  中心線軸
【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５】
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【図６】
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