JP2002242697A - タービンエンジン燃焼器に空気を供給するための方法及び装置 - Google Patents
タービンエンジン燃焼器に空気を供給するための方法及び装置Info
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼器のダンプ圧力損失の減少を図り、燃焼
器及びエンジン性能を改善する、ガスタービンエンジン
（１０）用の燃焼器（１６）が説明される。 【解決手段】 燃焼器は、指向される空気流を燃焼器に
拡散するディフューザ（４８）を含む。ディフューザ
は、外側壁（９０）と、内側壁（９２）と、外側壁と内
側壁の間に位置する複数の中間羽根（１１０）とを含
む。中間羽根は、半径方向に間隔を置いて離して配置さ
れ、その各々は、外側通路（１４０）と、内側通路（１
４４）と、中央通路（１４２）とが中間羽根によって形
成されるように、それぞれディフューザ壁から半径方向
に間隔を置いて配置される。
器及びエンジン性能を改善する、ガスタービンエンジン
（１０）用の燃焼器（１６）が説明される。 【解決手段】 燃焼器は、指向される空気流を燃焼器に
拡散するディフューザ（４８）を含む。ディフューザ
は、外側壁（９０）と、内側壁（９２）と、外側壁と内
側壁の間に位置する複数の中間羽根（１１０）とを含
む。中間羽根は、半径方向に間隔を置いて離して配置さ
れ、その各々は、外側通路（１４０）と、内側通路（１
４４）と、中央通路（１４２）とが中間羽根によって形
成されるように、それぞれディフューザ壁から半径方向
に間隔を置いて配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本出願は、一般的にガスター
ビンエンジンに関し、より具体的にはガスタービンエン
ジン用燃焼器に関する。
ビンエンジンに関し、より具体的にはガスタービンエン
ジン用燃焼器に関する。
【０００２】
【発明の背景】公知のジェットエンジン内では、空気は
比較的高い軸流速度で燃焼器を出る。圧力損失を減少さ
せると同時に燃焼効率の増大を図るために、空気速度
は、それが燃焼器に入るときに減少させられる。より具
体的には、燃焼器は、空気流を減速させるディフューザ
として知られている入口区域を含む。
比較的高い軸流速度で燃焼器を出る。圧力損失を減少さ
せると同時に燃焼効率の増大を図るために、空気速度
は、それが燃焼器に入るときに減少させられる。より具
体的には、燃焼器は、空気流を減速させるディフューザ
として知られている入口区域を含む。
【０００３】エンジン燃料消費率（ＳＦＣ）に対する空
気流拡散の影響を少なくするために、燃焼器内での拡散
過程は、ディフューザ下流の空気流の比較的高い静圧回
復をもたらし、同時に流体損失を減少させなければなら
ない。拡散は、ディフューザの有効面積比として知られ
る比率である、ディフューザ入口面積に対するディフュ
ーザ出口面積の比率で決定される。比較的低い圧力損失
でもって所定の圧力回復を達成するために、少なくとも
一部の公知のディフューザは、ディフューザの入口面積
と出口面積との間で測定した場合の比較的長い長さを有
する。ディフューザの長さが増大すると、エンジン重量
が増大する。しかしながら、公知のディフューザの範囲
内では、ディフューザの長さが減少すると静圧回復が減
少する。
気流拡散の影響を少なくするために、燃焼器内での拡散
過程は、ディフューザ下流の空気流の比較的高い静圧回
復をもたらし、同時に流体損失を減少させなければなら
ない。拡散は、ディフューザの有効面積比として知られ
る比率である、ディフューザ入口面積に対するディフュ
ーザ出口面積の比率で決定される。比較的低い圧力損失
でもって所定の圧力回復を達成するために、少なくとも
一部の公知のディフューザは、ディフューザの入口面積
と出口面積との間で測定した場合の比較的長い長さを有
する。ディフューザの長さが増大すると、エンジン重量
が増大する。しかしながら、公知のディフューザの範囲
内では、ディフューザの長さが減少すると静圧回復が減
少する。
【０００４】拡散過程の改善を図るため、少なくとも一
部の公知のディフューザは、円周方向に延びるスプリッ
タによって分離された２つのディフューザ流路を含む。
各流路は、元の単一流路よりも小さいので、所望有効面
積比を得るためにこの２つの流路は高さを増大させてい
た。単一流路を出る空気流は、２流路ディフューザを出
る空気流のそれに比較してより一様であるのが普通であ
るが、往々にして単一流路からの流れは燃焼器内で充分
には広がらず、燃焼器の性能に悪影響を及ぼす。
部の公知のディフューザは、円周方向に延びるスプリッ
タによって分離された２つのディフューザ流路を含む。
各流路は、元の単一流路よりも小さいので、所望有効面
積比を得るためにこの２つの流路は高さを増大させてい
た。単一流路を出る空気流は、２流路ディフューザを出
る空気流のそれに比較してより一様であるのが普通であ
るが、往々にして単一流路からの流れは燃焼器内で充分
には広がらず、燃焼器の性能に悪影響を及ぼす。
【０００５】
【発明の概要】例示的な実施形態において、ガスタービ
ンエンジン用燃焼器は、燃焼器のダンプ圧力損失の減少
を図り、燃焼器及びエンジンの性能を改善する。燃焼器
は、指向された空気流を燃焼器内に拡散するディフュー
ザを含む。ディフューザは、外側壁と、内側壁と、外側
壁と内側壁の間に位置する複数の中間羽根とを含む。中
間羽根は半径方向に間隔を置いて離して配置され、各中
間羽根は、それぞれのディフューザ壁から半径方向に間
隔を置いて配置され、ディフューザ内に少なくとも３つ
のディフューザ通路を形成する。より具体的には、外側
通路と、内側通路と、中央通路とが、中間羽根によって
形成される。ディフューザは、ガスタービンエンジンが
エンジン圧力損失もしくは燃料消費率ＳＦＣを犠牲にす
ることなく、高面積比並びに減少されたエンジン長さと
重量を備えることを可能にする。
ンエンジン用燃焼器は、燃焼器のダンプ圧力損失の減少
を図り、燃焼器及びエンジンの性能を改善する。燃焼器
は、指向された空気流を燃焼器内に拡散するディフュー
ザを含む。ディフューザは、外側壁と、内側壁と、外側
壁と内側壁の間に位置する複数の中間羽根とを含む。中
間羽根は半径方向に間隔を置いて離して配置され、各中
間羽根は、それぞれのディフューザ壁から半径方向に間
隔を置いて配置され、ディフューザ内に少なくとも３つ
のディフューザ通路を形成する。より具体的には、外側
通路と、内側通路と、中央通路とが、中間羽根によって
形成される。ディフューザは、ガスタービンエンジンが
エンジン圧力損失もしくは燃料消費率ＳＦＣを犠牲にす
ることなく、高面積比並びに減少されたエンジン長さと
重量を備えることを可能にする。
【０００６】使用中、ディフューザの中間羽根は、並行
して働く３つの分離された通路中に空気流を分割する。
より具体的には、外側通路は、軸方向空気流を拡散させ
半径方向外向きに導き、ダンプ損失を減少させると同時
に燃焼器内の圧力回復の改善を図り、中央通路は、軸方
向空気流を拡散させ空気流を軸方向に維持し、流れ損失
の最小限化を図り、また内側通路は、空気流を拡散させ
軸方向空気流を半径方向内向きに導き、ダンプ損失を減
少させると同時に燃焼器内の圧力回復の改善を図る。結
果として、ディフューザは、燃焼器のダンプ損失の減少
を促進し、エンジンの特定の燃料消費率ＳＦＣを犠牲に
することなく燃焼器性能を改善する。
して働く３つの分離された通路中に空気流を分割する。
より具体的には、外側通路は、軸方向空気流を拡散させ
半径方向外向きに導き、ダンプ損失を減少させると同時
に燃焼器内の圧力回復の改善を図り、中央通路は、軸方
向空気流を拡散させ空気流を軸方向に維持し、流れ損失
の最小限化を図り、また内側通路は、空気流を拡散させ
軸方向空気流を半径方向内向きに導き、ダンプ損失を減
少させると同時に燃焼器内の圧力回復の改善を図る。結
果として、ディフューザは、燃焼器のダンプ損失の減少
を促進し、エンジンの特定の燃料消費率ＳＦＣを犠牲に
することなく燃焼器性能を改善する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、低圧圧縮機１２と、高圧
圧縮機１４と、燃焼器１６と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と、低圧タービン２０を含む。圧縮機１２とタ
ービン２０とは、第１シャフト２２によって連結され、
また圧縮機１４とタービン１８とは、第２シャフト２４
によって連結される。１つ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のＧｅｎ
ｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｅｎ
ｇｉｎｅｓから市販されているＬＭ６０００エンジンで
ある。エンジン１０はまた、それを通って延びる中心長
手方向対称軸２６を含む。
圧縮機１４と、燃焼器１６と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と、低圧タービン２０を含む。圧縮機１２とタ
ービン２０とは、第１シャフト２２によって連結され、
また圧縮機１４とタービン１８とは、第２シャフト２４
によって連結される。１つ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のＧｅｎ
ｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｅｎ
ｇｉｎｅｓから市販されているＬＭ６０００エンジンで
ある。エンジン１０はまた、それを通って延びる中心長
手方向対称軸２６を含む。
【０００８】作動中、空気は低圧圧縮機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１
４へ供給される。高度に加圧された空気が燃焼器１６へ
供給される。燃焼器１６からの空気流は、タービン１８
と２０を駆動し、ノズル２８を通ってガスタービンエン
ジン１０を出る。
れ、加圧された空気は低圧圧縮機１２から高圧圧縮機１
４へ供給される。高度に加圧された空気が燃焼器１６へ
供給される。燃焼器１６からの空気流は、タービン１８
と２０を駆動し、ノズル２８を通ってガスタービンエン
ジン１０を出る。
【０００９】図２は、ガスタービンエンジン１０（図１
に示す）で使用される燃焼器１６の断面図である。図３
は、図２に示す領域３における燃焼器１６の拡大図であ
る。燃焼器１６は、環状外側ライナ４０と、環状内側ラ
イナ４２と、外側及び内側ライナ４０及び４２それぞれ
の間に延びるドーム状端部４４とを含む。外側ライナ４
０は、燃焼器ケーシング４５から半径方向内方に間隔を
置いて配置され、内側ライナ４２と共に燃焼室４６を形
成する。
に示す）で使用される燃焼器１６の断面図である。図３
は、図２に示す領域３における燃焼器１６の拡大図であ
る。燃焼器１６は、環状外側ライナ４０と、環状内側ラ
イナ４２と、外側及び内側ライナ４０及び４２それぞれ
の間に延びるドーム状端部４４とを含む。外側ライナ４
０は、燃焼器ケーシング４５から半径方向内方に間隔を
置いて配置され、内側ライナ４２と共に燃焼室４６を形
成する。
【００１０】燃焼器ケーシング４５は、ほぼ環状であ
り、ディフューザ４８から下流に延びている。燃焼室４
６は、ほぼ形状が環状であり、ライナ４０と４２との間
に位置している。外側ライナ４０と燃焼器ケーシング４
５は外側通路５２を形成し、また内側ライナ４２と内側
燃焼器ケーシング４７は内側通路５４を形成する。内側
ライナ４２は、内側燃焼器ケーシング４７から半径方向
外方に間隔を置いて配置される。外側及び内側ライナ４
０及び４２は、ディフューザ４８から下流に配置された
タービンノズル５６まで延びる。例示的な実施形態にお
いて、外側及び内側ライナ４０及び４２の各々は、一連
の段６０を備える複数のパネル５８を含み、各々の段６
０が燃焼器ライナ４０及び４２の区分された部分を形成
している。
り、ディフューザ４８から下流に延びている。燃焼室４
６は、ほぼ形状が環状であり、ライナ４０と４２との間
に位置している。外側ライナ４０と燃焼器ケーシング４
５は外側通路５２を形成し、また内側ライナ４２と内側
燃焼器ケーシング４７は内側通路５４を形成する。内側
ライナ４２は、内側燃焼器ケーシング４７から半径方向
外方に間隔を置いて配置される。外側及び内側ライナ４
０及び４２は、ディフューザ４８から下流に配置された
タービンノズル５６まで延びる。例示的な実施形態にお
いて、外側及び内側ライナ４０及び４２の各々は、一連
の段６０を備える複数のパネル５８を含み、各々の段６
０が燃焼器ライナ４０及び４２の区分された部分を形成
している。
【００１１】外側ライナ４０と内側ライナ４２の各々
は、それぞれカウル６４と６６を含む。内側カウル６６
と外側カウル６４は、パネル５８の上流に位置し、開口
部６８を形成する。より具体的には、外側及び内側ライ
ナパネル５８は、直列に接続され、それぞれカウル６６
及び６４から下流に延びている。
は、それぞれカウル６４と６６を含む。内側カウル６６
と外側カウル６４は、パネル５８の上流に位置し、開口
部６８を形成する。より具体的には、外側及び内側ライ
ナパネル５８は、直列に接続され、それぞれカウル６６
及び６４から下流に延びている。
【００１２】例示的な実施形態において、燃焼器のドー
ム状端部４４は、単一環状構成で配列された環状ドーム
７０を含む。１つの実施形態において、燃焼器のドーム
状端部４４は、二重環状構成で配列された複数のドーム
７０を含む。第２の実施形態において、燃焼器のドーム
状端部４４は、三重環状構成で配列された複数のドーム
７０を含む。ドーム７０は、燃焼器外側ライナ４０に対
して固着された外側端部７２と、燃焼器内側ライナ４２
に対して固着された内側端部７４とを含む。
ム状端部４４は、単一環状構成で配列された環状ドーム
７０を含む。１つの実施形態において、燃焼器のドーム
状端部４４は、二重環状構成で配列された複数のドーム
７０を含む。第２の実施形態において、燃焼器のドーム
状端部４４は、三重環状構成で配列された複数のドーム
７０を含む。ドーム７０は、燃焼器外側ライナ４０に対
して固着された外側端部７２と、燃焼器内側ライナ４２
に対して固着された内側端部７４とを含む。
【００１３】燃焼器１６は、燃料供給源（図示せず）に
接続され、燃焼器ケーシング４５を貫通して延びる燃料
ノズル８０を介して燃料を供給される。より具体的に
は、燃料ノズル８０は、カウル開口部６８を通して延
び、燃焼器の中心長手方向対称軸８１に関してほぼ同軸
である方向（図示せず）に燃料を吐出する。燃焼器１６
はまた、パイロット燃料噴射器（図示せず）から燃料を
受け、また燃料ノズル８０から下流に位置する、燃焼器
ケーシング４５を貫通して延びる燃料点火器８２を含
む。
接続され、燃焼器ケーシング４５を貫通して延びる燃料
ノズル８０を介して燃料を供給される。より具体的に
は、燃料ノズル８０は、カウル開口部６８を通して延
び、燃焼器の中心長手方向対称軸８１に関してほぼ同軸
である方向（図示せず）に燃料を吐出する。燃焼器１６
はまた、パイロット燃料噴射器（図示せず）から燃料を
受け、また燃料ノズル８０から下流に位置する、燃焼器
ケーシング４５を貫通して延びる燃料点火器８２を含
む。
【００１４】ディフューザのダンプ（即ち、放出）領域
８６は、ドーム７０及び燃料ノズル８０の上流に位置す
る。ディフューザのダンプ領域８６は、燃焼器が、燃焼
器圧力回復として知られている、圧縮機１４を出る空気
流の静圧を増大させることを可能にする。より具体的に
は、ディフューザのダンプ領域８６は、加圧空気流をデ
ィフューザ４８から受ける。ディフューザ４８は、環状
であり、エンジン中心長手方向対称軸２６の周りに同軸
的に配置される。
８６は、ドーム７０及び燃料ノズル８０の上流に位置す
る。ディフューザのダンプ領域８６は、燃焼器が、燃焼
器圧力回復として知られている、圧縮機１４を出る空気
流の静圧を増大させることを可能にする。より具体的に
は、ディフューザのダンプ領域８６は、加圧空気流をデ
ィフューザ４８から受ける。ディフューザ４８は、環状
であり、エンジン中心長手方向対称軸２６の周りに同軸
的に配置される。
【００１５】ディフューザ４８は、環状の半径方向外側
壁９０と、外側壁９０から半径方向内方に間隔を置いて
配置された環状の半径方向内側壁９２とを含む。外側壁
９０は、前縁部分９４と後縁部分９６を含む。内側壁９
２は、前縁部分１００と後縁部分１０２を含む。ディフ
ューザ４８は、外側壁後縁部分９６が外側壁前縁部分９
４から下流にかつ半径方向外側に位置するように、ま
た、内側壁後縁部分１０２が内側壁前縁部分１００から
下流にかつ半径方向内側に位置するように、発散してい
る。従って、前縁部分９４と１００に関して測定された
ディフューザ４８の有効入口断面積の環状空間の高さ１
０６は、後縁部分９６と１０２に関して測定されたディ
フューザ４８の有効出口断面積の合計高さ（図示せず）
より小さい。より具体的には、有効出口断面積の環状空
間の合計高さは、それぞれディフューザ通路１４０、１
４２及び１４４の各々の環状空間の高さ１０７、１０８
及び１０９を合計することによって求められる。１つの
実施形態において、ディフューザ４８は、高面積比を有
する。１つの実施形態においては、ディフューザ４８
は、作動中にロータの冷却と耐久性を改善するために、
低温分割抽気を行なう複数の半径方向ストラット（図示
せず）を備えている。
壁９０と、外側壁９０から半径方向内方に間隔を置いて
配置された環状の半径方向内側壁９２とを含む。外側壁
９０は、前縁部分９４と後縁部分９６を含む。内側壁９
２は、前縁部分１００と後縁部分１０２を含む。ディフ
ューザ４８は、外側壁後縁部分９６が外側壁前縁部分９
４から下流にかつ半径方向外側に位置するように、ま
た、内側壁後縁部分１０２が内側壁前縁部分１００から
下流にかつ半径方向内側に位置するように、発散してい
る。従って、前縁部分９４と１００に関して測定された
ディフューザ４８の有効入口断面積の環状空間の高さ１
０６は、後縁部分９６と１０２に関して測定されたディ
フューザ４８の有効出口断面積の合計高さ（図示せず）
より小さい。より具体的には、有効出口断面積の環状空
間の合計高さは、それぞれディフューザ通路１４０、１
４２及び１４４の各々の環状空間の高さ１０７、１０８
及び１０９を合計することによって求められる。１つの
実施形態において、ディフューザ４８は、高面積比を有
する。１つの実施形態においては、ディフューザ４８
は、作動中にロータの冷却と耐久性を改善するために、
低温分割抽気を行なう複数の半径方向ストラット（図示
せず）を備えている。
【００１６】複数の中間羽根１１０は、ディフューザの
内側壁９２と外側壁９０それぞれの間に配置される。１
つの実施形態において、中間羽根１１０は、薄い軽量材
料で製作される。より具体的には、ディフューザ４８
は、それぞれディフューザ４８の前縁１１６から後縁１
１８まで延びる、第１中間羽根１１２と第２中間羽根１
１４とを含む。第１中間羽根１１２は、第２中間羽根１
１４と外側壁９０との間に位置する。より具体的には、
第１中間羽根１１２は、第２中間羽根１１４から半径方
向外方に、かつ外側壁９０から半径方向内方に間隔を置
いて配置される。
内側壁９２と外側壁９０それぞれの間に配置される。１
つの実施形態において、中間羽根１１０は、薄い軽量材
料で製作される。より具体的には、ディフューザ４８
は、それぞれディフューザ４８の前縁１１６から後縁１
１８まで延びる、第１中間羽根１１２と第２中間羽根１
１４とを含む。第１中間羽根１１２は、第２中間羽根１
１４と外側壁９０との間に位置する。より具体的には、
第１中間羽根１１２は、第２中間羽根１１４から半径方
向外方に、かつ外側壁９０から半径方向内方に間隔を置
いて配置される。
【００１７】第１中間羽根１１２は、空気力学的形状に
なっている。例示的な実施形態において、第１中間羽根
１１２の前縁部分１２０は、第１中間羽根１１２の後縁
部分１２２よりも薄い。更に、例示的な実施形態におい
て、第１中間羽根１１２の半径方向外側面１２４及び半
径方向内側面１２６の両方とも、燃焼器の中心長手方向
対称軸８１に対して半径方向外向きに湾曲している。
なっている。例示的な実施形態において、第１中間羽根
１１２の前縁部分１２０は、第１中間羽根１１２の後縁
部分１２２よりも薄い。更に、例示的な実施形態におい
て、第１中間羽根１１２の半径方向外側面１２４及び半
径方向内側面１２６の両方とも、燃焼器の中心長手方向
対称軸８１に対して半径方向外向きに湾曲している。
【００１８】第２中間羽根１１４は、空気力学的形状に
なっており、第１中間羽根１１２とディフューザ内側壁
９２との間に位置している。より具体的には、第２中間
羽根１１４は、第１中間羽根１１２から半径方向内方
に、かつディフューザ内側壁９２から半径方向外方に、
間隔を置いて配置される。例示的な実施形態において、
第２中間羽根１１４の前縁部分１３０は、第２中間羽根
１１４の後縁部分１３２よりも薄い。
なっており、第１中間羽根１１２とディフューザ内側壁
９２との間に位置している。より具体的には、第２中間
羽根１１４は、第１中間羽根１１２から半径方向内方
に、かつディフューザ内側壁９２から半径方向外方に、
間隔を置いて配置される。例示的な実施形態において、
第２中間羽根１１４の前縁部分１３０は、第２中間羽根
１１４の後縁部分１３２よりも薄い。
【００１９】中間羽根１１０は、ディフューザ前縁１１
６からディフューザ後縁１１８まで延びている複数の流
れ通路１３８を形成する。より具体的には、中間羽根１
１０は、外側通路１４０と、中央通路１４２と、内側通
路１４４を形成する。外側通路１４０は、外側壁９０と
第１中間羽根１１２の間に位置し、ディフューザ４８に
入る空気流の一部を、燃焼器の中心長手方向対称軸８１
に対して僅かに半径方向外向きに導く。
６からディフューザ後縁１１８まで延びている複数の流
れ通路１３８を形成する。より具体的には、中間羽根１
１０は、外側通路１４０と、中央通路１４２と、内側通
路１４４を形成する。外側通路１４０は、外側壁９０と
第１中間羽根１１２の間に位置し、ディフューザ４８に
入る空気流の一部を、燃焼器の中心長手方向対称軸８１
に対して僅かに半径方向外向きに導く。
【００２０】中央通路１４２は、外側及び内側通路１４
０及び１４４それぞれの間に位置し、より具体的には、
第１及び第２中間羽根１１２及び１１４それぞれの間に
形成される。中央通路１４２は、ディフューザ４８に入
る空気流の一部を燃焼器の中心長手方向対称軸８１に対
してほぼ平行する方向（図示せず）に軸方向外側に指向
させる。
０及び１４４それぞれの間に位置し、より具体的には、
第１及び第２中間羽根１１２及び１１４それぞれの間に
形成される。中央通路１４２は、ディフューザ４８に入
る空気流の一部を燃焼器の中心長手方向対称軸８１に対
してほぼ平行する方向（図示せず）に軸方向外側に指向
させる。
【００２１】内側通路１４４は、第２中間羽根１１４と
ディフューザ内側壁９２の間に形成される。内側通路１
４４は、ディフューザ４８に入る空気流の一部を燃焼器
の中心長手方向対称軸８１に対して僅かに半径方向内向
きに指向させる。
ディフューザ内側壁９２の間に形成される。内側通路１
４４は、ディフューザ４８に入る空気流の一部を燃焼器
の中心長手方向対称軸８１に対して僅かに半径方向内向
きに指向させる。
【００２２】作動中、空気は低圧圧縮機１２（図１に示
す）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へ供給される。高度に加圧された空気
は、燃焼器１６に供給され、ディフューザ４８に入る。
ディフューザの中間羽根１１０は、並行して働く３つの
分離されたディフューザ通路１３８中に空気流を分割す
る。具体的には、外側通路１４０に入る空気流は、燃焼
器ディフューザのダンプ領域８６中へ放出されるのに先
立って、拡散され半径方向外向きに導かれ、中央通路１
４２に入る空気流は、燃焼器ディフューザのダンプ領域
８６中へ拡散され軸方向に導かれ、また、内側通路１４
４に入る空気流は、燃焼器ディフューザのダンプ領域８
６中へ放出されるのに先立って、拡散され半径方向内向
きに導かれる。
す）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へ供給される。高度に加圧された空気
は、燃焼器１６に供給され、ディフューザ４８に入る。
ディフューザの中間羽根１１０は、並行して働く３つの
分離されたディフューザ通路１３８中に空気流を分割す
る。具体的には、外側通路１４０に入る空気流は、燃焼
器ディフューザのダンプ領域８６中へ放出されるのに先
立って、拡散され半径方向外向きに導かれ、中央通路１
４２に入る空気流は、燃焼器ディフューザのダンプ領域
８６中へ拡散され軸方向に導かれ、また、内側通路１４
４に入る空気流は、燃焼器ディフューザのダンプ領域８
６中へ放出されるのに先立って、拡散され半径方向内向
きに導かれる。
【００２３】空気流は、ディフューザ４８を出るとき
に、半径方向外向きに、軸方向に、そして半径方向内向
きに放出されるので、空気流は、軸流ディフューザの場
合よりもドーム７０及び燃焼室４６全体にわたってより
一様に拡散される。結果として、燃焼器ディフューザの
ダンプ領域８６内のダンプ損失は減少され、また燃焼器
圧力回復は改善される。
に、半径方向外向きに、軸方向に、そして半径方向内向
きに放出されるので、空気流は、軸流ディフューザの場
合よりもドーム７０及び燃焼室４６全体にわたってより
一様に拡散される。結果として、燃焼器ディフューザの
ダンプ領域８６内のダンプ損失は減少され、また燃焼器
圧力回復は改善される。
【００２４】更に、エンジン燃料消費率ＳＦＣを犠牲に
することなく、燃焼室４６内の一層効果的な圧力回復が
図られる。
することなく、燃焼室４６内の一層効果的な圧力回復が
図られる。
【００２５】上記のガスタービンエンジン用燃焼器シス
テムは、対費用効果がよく、かつ信頼性がある。燃焼器
システムは、３つのディフューザ通路を形成する１対の
中間羽根を備えるディフューザを含む。外側通路は空気
流を半径方向外向きに導き、中央通路は空気流を軸方向
に放出し、また内側通路は空気流を半径方向内向きに導
く。結果として、ディフューザは、燃焼室内のダンプ損
失の減少と燃焼器性能の改善とを促進する。
テムは、対費用効果がよく、かつ信頼性がある。燃焼器
システムは、３つのディフューザ通路を形成する１対の
中間羽根を備えるディフューザを含む。外側通路は空気
流を半径方向外向きに導き、中央通路は空気流を軸方向
に放出し、また内側通路は空気流を半径方向内向きに導
く。結果として、ディフューザは、燃焼室内のダンプ損
失の減少と燃焼器性能の改善とを促進する。
【００２６】本発明を、様々な特定の実施形態により説
明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び
技術的範囲内の変形によって実施できることは当業者に
は明らかであろう。
明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び
技術的範囲内の変形によって実施できることは当業者に
は明らかであろう。
【図１】 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で使用され
る燃焼器の断面図。
る燃焼器の断面図。
【図３】 図２に示す領域３における燃焼器の拡大図。
１０ ガスタービンエンジン １６ 燃焼器 ４８ ディフューザ ６８ カウル開口部 ８０ 燃料ノズル ８１ 燃焼器の中心長手方向対称軸 ８６ ディフューザのダンプ領域 ９０ 外側壁 ９２ 内側壁 １１０ 中間羽根 １１２ 外側中間羽根 １１４ 内側中間羽根 １１６ ディフューザ前縁 １１８ ディフューザ後縁 １４０ 外側通路 １４２ 中央通路 １４４ 内側通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリフォード・スティーブン・クリービ アメリカ合衆国、オハイオ州、ラブラン ド、ジョージタウン・ロード、1535番 (72)発明者 フーベルト・スミス・ロバーツ，ジュニア アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、トレイルウインド・ドライブ、7845番 (72)発明者 アンソニー・ポール・グリーンウッド アメリカ合衆国、オハイオ州、キングズ・ ミルズ、リバーウォーク・ドライブ、4787 番
Claims (19)
- 【請求項１】 外側壁（９０）と、内側壁（９２）と、
前記外側壁と前記内側壁の間に半径方向に間隔を置いて
配置された複数の中間羽根（１１０）とを含むディフュ
ーザ（４８）を通してガスタービンエンジン燃焼器（１
６）に空気流を供給するための方法であって、 加圧空気流を軸方向に前記燃焼器ディフューザへ指向さ
せる段階と、 前記中間羽根によって形成され、前記ディフューザを貫
通して延びる少なくとも３つの通路（１３８）を通して
前記加圧空気流を導く段階と、を含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 前記加圧空気流を導く前記段階は、 前記軸方向加圧空気流を拡散する段階と、 前記空気流の一部を前記燃焼器の中心対称軸（８１）に
対して半径方向外向きに導く段階と、を更に含むことを
特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記加圧空気流を導く前記段階は、前記
空気流の一部を前記燃焼器の中心対称軸（８１）に対し
て半径方向内向きに導く段階を更に含むことを特徴とす
る、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記加圧空気流を導く前記段階は、前記
ディフューザ（４８）からの前記空気流の一部を、前記
燃焼器の中心対称軸（８１）に対してほぼ平行する方向
へ放出する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項５】 加圧空気流を軸方向に指向させる前記段
階は、前記燃焼器（１６）に流入する前記空気流を、高
面積比のディフューザ（４８）で拡散する段階を更に含
むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 燃焼器（１６）に流入する空気流を拡散
するように構成されたガスタービンエンジン燃焼器用デ
ィフューザ（４８）であって、 外側壁（９０）と、 内側壁（９２）と、 前記外側と内側壁の間に位置する複数の中間羽根（１１
０）と、を含み、 隣接する該中間羽根は、前記ディフューザを貫通して延
びる少なくとも３つの通路（１３８）が形成されるよう
に、互いにかつ前記外側及び内側壁から半径方向に間隔
を置いて配置されていることを特徴とするディフューザ
（４８）。 - 【請求項７】 前記複数の中間羽根（１１０）は、内側
中間羽根（１１４）と外側中間羽根（１１２）とを含
み、前記内側中間羽根は、前記外側中間羽根と前記内側
壁（９２）との間に位置することを特徴とする、請求項
６に記載のディフューザ（４８）。 - 【請求項８】 前記少なくとも３つの通路（１３８）
は、外側通路（１４０）と、中央通路（１４２）と、内
側通路（１４４）とを含み、前記中央通路は前記外側と
内側通路の間に位置することを特徴とする、請求項７に
記載のディフューザ（４８）。 - 【請求項９】 エンジン（１０）はそれを通って延びる
長手方向軸（２６）を含み、前記外側通路（１４０）
は、それを通って流れる空気を、前記エンジン長手方向
軸に対して、前記燃焼器（１６）を通って半径方向外向
きに導くように構成されていることを特徴とする、請求
項８に記載のディフューザ（４８）。 - 【請求項１０】 前記エンジン（１０）はそれを通って
延びる長手方向軸（２６）を含み、前記中央通路（１４
２）は、それを通って流れる空気を、前記エンジン長手
方向軸に対して、前記燃焼器（１６）を通って軸方向へ
導くように構成されていることを特徴とする、請求項８
に記載のディフューザ（４８）。 - 【請求項１１】 前記エンジン（１０）はそれを通って
延びる長手方向軸（２６）を含み、前記内側通路（１４
４）は、それを通って流れる空気を、前記エンジン長手
方向軸に対して、前記燃焼器（１６）を通って半径方向
内向きに導くように構成されていることを特徴とする、
請求項８に記載のディフューザ（４８）。 - 【請求項１２】 高面積比を有することを特徴とする、
請求項６に記載のディフューザ（４８）。 - 【請求項１３】 ガスタービンエンジン（１０）用の燃
焼器（１６）であって、内側壁（９２）と、外側壁（９
０）と、前記内側壁と前記外側壁の間に位置する少なく
とも２つの中間羽根（１１０）とを含み、その中に少な
くとも３つの通路（１３８）を形成されているディフュ
ーザ（４８）を含むことを特徴とする燃焼器（１６）。 - 【請求項１４】 前記ディフューザ（４８）は、高面積
比を有することを特徴とする、請求項１３に記載の燃焼
器（１６）。 - 【請求項１５】 前記ディフューザ（４８）の少なくと
も２つの中間羽根（１１０）は、内側中間羽根（１１
４）と、外側中間羽根（１１２）とを含み、該外側中間
羽根は、前記内側中間羽根と前記外側壁（９０）との間
に位置することを特徴とする、請求項１３に記載の燃焼
器（１６）。 - 【請求項１６】 前記ディフューザの２つの中間羽根
（１１０）は、半径方向に間隔を置いて配置され、外側
通路（１４０）と、中央通路（１４２）と、内側通路
（１４４）とを形成し、前記中央通路は、前記外側通路
と前記内側通路の間に位置することを特徴とする、請求
項１５に記載の燃焼器（１６）。 - 【請求項１７】 ガスタービンエンジン（１０）はそれ
を通って延びる長手方向軸（２６）を含み、前記燃焼器
のディフューザ外側通路（１４０）は、それを通って流
れる空気を、前記エンジンの長手方向軸に対して半径方
向外向きに導くように構成されていることを特徴とす
る、請求項１６に記載の燃焼器（１６）。 - 【請求項１８】 前記燃焼器のディフューザ内側通路
（１４４）は、それを通って流れる空気を、前記エンジ
ンの長手方向軸（２６）に対して半径方向内向きに導く
ように構成されていることを特徴とする、請求項１７に
記載の燃焼器（１６）。 - 【請求項１９】 前記燃焼器のディフューザ中央通路
（１４２）は、それを通って流れる空気を、前記エンジ
ンの長手方向軸（２６）に対して軸方向に導くように構
成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の燃
焼器（１６）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/760,167 US6651439B2 (en) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | Methods and apparatus for supplying air to turbine engine combustors |
| US09/760167 | 2001-01-12 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002242697A true JP2002242697A (ja) | 2002-08-28 |
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| JP4118051B2 JP4118051B2 (ja) | 2008-07-16 |
Family
ID=25058288
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002003998A Expired - Fee Related JP4118051B2 (ja) | 2001-01-12 | 2002-01-11 | タービンエンジン燃焼器に空気を供給するための方法及び装置 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP4118051B2 (ja) |
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