JP2005300140A

JP2005300140A - ガスタービン・エンジンに燃料噴射器を装着するための心出し、位置決め装置

Info

Publication number: JP2005300140A
Application number: JP2005108420A
Authority: JP
Inventors: Daniel E Bleeker; ブリーカー・ダニエル・イー．
Original assignee: Delavan Inc
Current assignee: Collins Engine Nozzles Inc
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2025-04-05
Also published as: US20050223709A1; US7356994B2; EP1584867A3; JP4541215B2; EP1584867B1; IL167752A; EP1584867A2

Abstract

【課題】ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を心出しし、位置決めするのを確実に果たす、より安価で、より便利な装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器が開示される。燃料噴射器１００は取付けフランジ１１８を有する燃料入口取付け要素１１２を備える。取付けフランジ１１８は背中合わせの上側端面１１８ａおよび下側端面１１８ｂと、取付けフランジ１１８の下側端面１１８ｂから軸方向に延びる円筒状本体部１１５とを形成している。燃料入口取付け要素１１２は燃料噴射器１００をエンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため取付けフランジ１１８の下側端面１１８ｂ下方に配置される、一体に形成される心出し構造体１１４、１１６を有する。
【選択図】図２

Description

（関連出願に対する相互参照）
本出願は２００４年４月９日に出願された米国仮特許出願番号第６０／５６１，１１６号に基づく優先権の利益を請求する。明細書の開示はその全てが参照によってここに取り入れられる。

本発明はガスタービン・エンジン用燃料噴射器、特に、ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに形成される収容孔に燃料噴射器を装着するための心出し、位置決め装置に向けられる。

従来、ガスタービン・エンジンで使用される燃料噴射器の入口取付け要素は燃料噴射器をガスタービン・エンジンに形成される収容孔に案内し、取付けを完了したとき、燃料噴射器をエンジン・ケースの望ましい位置に維持する心出しピンを使用していた。典型的には、この心出しピンは燃料噴射器の取付けフランジに完全に固定されている。たとえば、ステンレス鋼製の２個の円錐心出しピンが１９７０年代に就航したＧＥ製Ｔ７００ターボ・シャフト・エンジンで使用される、燃料噴射器の取付けフランジに形成される同数の貫通孔に炉内ろう付け法で固定されている。このろう付けによる心出しピンはガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を装着する際に案内と位置決めとを容易にするため１０年以上にわたって燃料噴射器に使用されてきた。

しかしながら、当業者は現在の心出しピンが多くの部品について調達し、検査し、装着し、ろう付けする必要があり、高コストで、不便を強いることを容易に理解できる。

したがって、ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を心出しし、位置決めするのを確実に果たす、より安価で、より便利な装置を提供することは有益である。

本発明は燃料噴射器をガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに形成される収容孔に装着し、次いで固定するノズル心出し、位置決め装置に向けられる。特に、本発明は背中合わせの上側端面および下側端面と、下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成している、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備える。本発明の好ましい実施例に従って一体に形成される心出し手段は燃料噴射器をエンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため取付けフランジの下側端面下方に配置される。この一体に形成される心出し手段は従来技術で多年にわたって知られ、実用されてきたような、互いの間に距離を置く心出しピンを燃料噴射器の取付けフランジに形成される貫通孔にろう付けする必要性を取り除くことができる。

特に、本発明の燃料入口取付け要素には取付けフランジの下側端面から延在し、燃料入口取付け要素の円筒状本体部から半径方向外側に突出する、一体に形成される一対の心出し構造体が備えられる。本発明に従って心出し構造体は燃料噴射器をエンジン・ケースの装着位置に案内するため適用され、配置される。これらの心出し構造体はエンジン・ケースの各収容孔に形成される収容ノッチと同じ位置に位置決めされる。一体に形成される心出し構造体がいったん収容ノッチと係合したとき、燃料噴射器をエンジン・ケースの収容孔に正確に設置した位置を維持することができる。

一体に形成される心出し構造体は燃料入口取付け要素の円筒状本体部の中心軸に関して正反対に対置され、また、心出し構造体は上側円筒部と下側内向きテーパ部とを備える、円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる。一体に形成される心出し構造体は先導心出し構造体と後続心出し構造体とを備える。この先導心出し構造体は、必ずしもそれでなくてもよいが、典型的には燃料入口取付け要素の円筒状本体部の軸方向高さに関して後続心出し構造体の軸方向高さよりも高い、軸方向高さを有する。

本発明の一実施例において、先導心出し構造体は円筒状本体部の軸方向高さに実質的に等しい軸方向高さを有し、後続心出し構造体は円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さと実質的に等しい軸方向高さを有する。本発明の別の実施例においては先導心出し構造体は円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに実質的に等しい軸方向高さを有し、後続心出し構造体は円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する。

好ましくは、短い後続心出し構造体は凸状外面を備える矩形形状を有する。長い先導心出し構造体は頭部を切り取った凸状外面を備える多角形形状を有する。本発明に従って凸状外面の切頭部は、燃料噴射器の装着中、燃料噴射器を正確に設置する位置に効果的に案内するためエンジン・ケースの収容孔と相互作用する内向きテーパ状のカム小面を形成する。

本発明の燃料噴射器心出し、位置決め装置および燃料噴射器のこれの様相および他の様相は図面と共に説明される以下の詳細な説明から当業者に明らかにされる。

同じ参照符号が本発明の類似する特徴または構造と同一とみなし得る図面を参照すると、図１に参照符号１０で表示される従来技術による燃料噴射器の燃料入口部が示される。従来の燃料噴射器１０は炉内ろう付けで、またはこれに類似する接合技術で取付けフランジ１８に固定されたステンレス鋼製の一対の円錐心出しピン１４および心出しピン１６を使用する燃料入口取付け要素１２を有する。この心出しピン１４、１６は燃料噴射器１０をガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに形成される収容孔に案内し、また燃料噴射器をエンジン・ケースの正確な設置位置に維持するのに役立つ。

従来技術による燃料噴射器１０を製造することに関連してノズル製造者は心出しピン１６を調達し、検査し、在庫調査し、さらに続けて燃料入口取付け要素１２の取付けフランジ１８に装着する必要があった。これは従来の燃料噴射器１０の製造コストを不必要に増加させることになる。

図２を参照すると、本発明の好ましい実施例に従って構成された燃料噴射器１００の燃料入口部が示される。この燃料噴射器１００は先に議論された従来技術による心出し装置の不利を克服する、ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を装着し、固定する心出し、位置決め装置を提供する。

燃料噴射器１００は実質的に平面状の上側端面１１８ａおよび下側端面１１８ｂを形成している、環状取付けフランジ１１８を有する、１部材からなる燃料入口取付け要素１１２を備える。取付けフランジ１１８の下側端面下方に、これ以外ではそこから垂直に延在する、正反対に対置される、一体の心出し構造体１１４、１１６が形成される。この一体の心出し構造体１１４、１１６は数値制御加工技術を用いて燃料入口取付け要素１１２の取付けフランジおよび／または主本体部１１５の一部として機械加工で形成される。一体に形成される心出し構造体１１４、１１６は燃料入口取付け要素１１２の主本体部１１５から半径方向外側に突出する。この燃料入口取付け要素１１２の主本体部１１５は上側円筒部１１５ａと下側内向きテーパ部１１５ｂとを備える。

図２Ａに最もよく示されるように、心出し構造体１１４は凸状外面１１４ａを備える矩形である。心出し構造体１１４は燃料入口取付け要素１１２の上側円筒状本体部１１５ａの軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する。図２Ｂに示されるように、心出し構造体１１６は頭部を切り取った凸状外面１１６ａを備える多角形である。心出し構造体１１６は燃料入口取付け要素１１２の上側円筒状本体部１１５ａの軸方向高さに概略等しい軸方向高さを備えるように、心出し構造体１１４よりも長く作られる。当業者は心出し構造体が使用される特定の燃料噴射器の設計および／または配置に応じて一体に形成される心出し構造体１１４、１１６のどちらか１つまたはその両者について軸方向高さおよび／または全体的形状を含む、寸法が変えられることを容易に理解できる。

本発明に従って心出し構造体１１６は燃料噴射器１００の燃料入口取付け要素１１２をエンジン・ケースの収容孔の装着位置に導く、これ以外では案内するように役立たせるので、先導心出し構造体である。心出し構造体１１４は、たとえば図７Ａないし図７Ｄに示されるように、エンジン・ケースの収容孔の所定の位置への先導心出し構造体の移動に従うので、後続心出し構造体である。

図３を参照すると、エンジン・ケース１２２の収容孔１２０に正確に設置された状態が示される。この位置では、心出し構造体１１４、１１６は収容孔１２０の壁面に形成され、正反対に対置された収容ノッチ１２４、１２６と係合する。たとえば、図４に示されるように、心出し構造体１１６は収容ノッチ１２６内部に設置される。この位置では、２個の心出し構造体１１４、１１６はエンジン・ケース１２２の正しい場所に燃料噴射器１００を維持する。さらに、心出し構造体１１４、１１６は収容孔１２０に燃料噴射器を設置しながら、燃料噴射器１００が移動または回転するのを防ぐように有利に機能する。これは、図３に示されるように、エンジン・ケース１２２内において角度を付けた供給アーム１２５を正確に方向づけるのを確実にすることができる。

エンジン・ケース１２２に燃料噴射器１００を装着する間、先導心出し構造体１１６は収容ノッチ１２６に機械的に案内される。心出し構造体１１６の切頭面または内向きテーパ状の下側小面１１６ｂはこの案内時に収容ノッチ１２６の前縁に当たるカム面として役割を果たす。先導心出し構造体１１６の切頭カム小面１１６ｂと収容ノッチ１２６の前縁との機械的相互作用は燃料噴射器１００の燃料入口取付け要素１１２が図３に示される装着位置まで回転移動またはピボット動作するのに役立つ。さらに、燃料噴射器１００の供給アーム１２５を燃料入口取付け要素１１２の中心軸に関して鋭角に方向づけるので、燃料噴射器１００をエンジン・ケース１２２に一定の角度を保って挿入し、次いで収容孔１２０の設置位置に置くまで燃料入口取付け要素１１２を回転させる必要がある。

添付図面には示されないが、収容孔１２０に燃料噴射器１００の燃料入口取付け要素１１２を取付ける際に取付けフランジ１１８の上側端面１１８ａに軸方向に保持力を加えて固定するので、収容孔１２０の内面にはねじが刻まれ、ねじを刻設したロック・ナット（図示せず）が用いられる。また、隙間をなくして一体性を確実に保つためロック・ナットと燃料入り口取付け要素との間にシール・リングまたはガスケットが介装される。

図５および図６を参照すると、参照符号２００で表示される本発明の好ましい実施例に従って構成された別の燃料噴射器が示される。この燃料噴射器２００は上側および下側端面１１８ａ、１１８ｂを備える環状取付けフランジ２１８と、この取付けフランジ２１８の下側端面２１８ｂ下方に配置される、正反対に対置され、一体に形成された心出し構造体２１４、２１６とを有する１部材からなる燃料入口取付け要素２１２を備える点において燃料噴射器１００と実質的に同一である。

しかしながら、燃料噴射器２００は、図６に示されるように、先導心出し構造体２１６が燃料噴射器１００の先導心出し構造体１１６よりも相対的に長い点において燃料噴射器１００と異なる。すなわち、先導心出し構造体２１６の軸方向高さは燃料入口取付け要素２１２の主本体部２１５の軸方向高さに実質的に等しい。これと比べて、心出し構造体１１４と類似する方法で構成される後続心出し構造体２１４は主本体部２１５の上側円筒部２１５ａの軸方向高さに概略等しい。当業者は心出し構造体が使用される特定の燃料噴射器の設計および／または配置に応じて一体に形成される心出し構造体１１４、１１６のどちらか１つまたはその両者について軸方向高さおよび／または全体的形状を含む、寸法が変えられることを容易に理解できる。

この先導心出し構造体２１６の配置は心出し構造体１１６と比べて燃料噴射器を装着する間、より効果的である。これは、図７Ａないし図７Ｄに示されるように、心出し構造体２１６がより長い距離にわたって燃料噴射器２００をエンジン・ケース１２２の収容孔１２０に協働して案内するためである。これはさらに燃料入口取付け要素２１２を収容孔１２０に正確に配置することを確実にする。

装着中、燃料噴射器２００の角度を付けた供給アーム２２５とエンジン・ケース１２２の内壁との間の配置関係は、たとえば図７Ａに示されるように、初めに収容孔１２２の中心軸に関して角度を保って燃料入口取付け要素２１２を挿入する必要がある。収容孔１２０の下限面１２０ａは燃料噴射器２００の供給アーム２２５をエンジン・ケース１２０にある角度の付けて受け入れる方法で機械加工される。

本発明に従って、図６に最もよく示される、先導心出し構造体２１６の切頭凸状外面２１６ａの内向きテーパ状小面２１６ｂは、燃料噴射器２００の装着中、収容ノッチ２２６の案内縁に当たる相対的に長いカム面として役割を果たす。この機械的相互作用は、図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、燃料噴射器２００の燃料入口取付け要素２１２が反時計方向に回転移動し、またはピボット動作するのを容易にする。この案内される回転移動またはピボット動作は後続心出し構造体２１４が収容孔１２０の収容ノッチ２２４と係合するまで続く。

燃料入口取付け要素２１２の反時計方向の回転は、図７Ｄに示されるように、取付けフランジ２１８の下側端面２１８ａを収容孔１２０の設置位置に運ぶ。このとき、燃料入口取付け要素２１２の中心軸が収容孔１２０の中心軸と同心に心出しされ、心出し構造体２１４、２１６が燃料噴射器の回転を防ぎ、供給アーム２２５がエンジン・ケースに正確に方向づけされる。その後、収容孔１２０に燃料入口取付け要素２１２を固定するためナットと付属するシール（いずれも図示せず）とがエンジン・ケースに装着される。

本開示の範囲に含まれる、心出し、位置決めのために追加される特徴および手段が本発明の燃料入口取付け要素に形成され、それ以外では備えられることは予め見通される。このような構造上の特徴は燃料入口取付け要素の取付けフランジに直接またはその近くに配置され、上述した心出し、位置決め構造体と共に補足しまたは付加して使用してもよい。

本発明の燃料噴射器心出し、位置決め装置が好ましい実施例について説明されたが、当業者は添付の請求の範囲によって定義される、本発明の精神と範囲とから離れることなく、変更および変形がなし得ることを容易に理解できる。

図１は燃料噴射器をエンジン・ケースの取付け孔に案内するため炉内ろう付けで燃料噴射器取付けフランジに固定された２個の円錐心出しピンを使用する、従来技術による燃料噴射器の入口端部の断面による斜視図である。図２は燃料噴射器をエンジン・ケースの収容孔に案内し、一度の装着で正確に設置位置に維持する、一体の心出し構造体を使用する本発明の好ましい実施例に従って構成された燃料噴射器の入口端部の断面による斜視図である。図２Ａは図２の燃料噴射器の燃料入口取付け要素の取付けフランジ下方に一体に形成される第１の（後続）心出し構造体の局部的拡大斜視図である。図２Ａは図２の燃料噴射器の燃料入口取付け要素の取付けフランジ下方に一体に形成される第２の（先導）心出し構造体の局部的拡大斜視図である。図３は一体に形成される心出し構造体をエンジン・ケースの収容孔に形成された収容ノッチに設置するように、図２の燃料噴射器が装着されたエンジン・ケースの収容孔の横断面図である。図４は燃料噴射器の燃料入口取付け要素の取付けフランジ下方に形成される先導心出し構造体についてエンジン・ケースの収容孔に形成された収容ノッチとの係合状態を示す、下側から見た局部的拡大斜視図である。図５はガスタービン・エンジンのエンジン・ケースの収容孔に装着される本発明の別の好ましい実施例に従って構成された燃料噴射器の横断面による側面図である。図６はエンジン・ケースの収容孔への燃料噴射器の案内による装着を容易にする、一体に形成される心出し構造体の代替的形態を使用する、図５の燃料噴射器の入口端部の斜視図である。図７Ａは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。図７Ｂは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。図７Ｃは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。図７Ｄは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。

符号の説明

１００、２００… 燃料噴射器
１１２、２１２… 燃料入口取付け要素
１１４、１１６、２１４、２１６… 心出し構造体
１１５、２１５… 主本体部
１１８、２１８… 取付けフランジ
１２０… 収容孔
１２２… エンジン・ケース
１２６… 収容ノッチ

Claims

燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器であって、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記取付けフランジの下側端面から延在し、前記本体部から半径方向外側に突出する一対の心出し構造体を有し、前記心出し構造体が前記燃料噴射器を前記エンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため適用され、配置される燃料噴射器。
前記心出し構造体が前記燃料入口取付け要素と一体に形成される請求項１記載の燃料噴射器。
前記心出し構造体が前記円筒状本体部の中心軸に関して互いに正反対に対置される請求項１記載の燃料噴射器。
前記心出し構造体が前記円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる請求項１記載の燃料噴射器。
前記円筒状本体部が上側円筒部と下側内向きテーパ部とを備える請求項４記載の燃料噴射器。
前記心出し構造体が先導心出し構造体と後続心出し構造体とを備え、前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに関して前記後続心出し構造体の軸方向高さよりも大きい軸方向高さを有する請求項５記載の燃料噴射器。
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有する請求項６記載の燃料噴射器。
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する請求項６記載の燃料噴射器。
前記後続心出し構造体が凸状外面を備える、矩形形状を有する請求項６記載の燃料噴射器。
前記先導心出し構造体が切頭凸状外面を備える、多角形形状を有し、前記切頭部が前記エンジン・ケースの収容孔と相互作用するカム小面を形成している請求項６記載の燃料噴射器。
前記心出し構造体が前記エンジン・ケースの収容孔に形成される収容ノッチに合わせて心出しするように位置決めされ、配置される請求項１記載の燃料噴射器。
燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器であって、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記取付けフランジの下側端面下方に配置され、前記本体部から半径方向外側に突出する、一体に形成され、正反対に対置される一対の心出し構造体を有し、前記一体に形成される心出し構造体は前記心出し構造体を前記収容孔に形成される、正反対に対置された収容ノッチと嵌合させるように、前記燃料噴射器を前記エンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため適用され、配置される燃料噴射器。
前記心出し構造体が前記円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる請求項１２記載の燃料噴射器。
前記円筒状本体部が上側円筒部と下側内向きテーパ部とを備える請求項１３記載の燃料噴射器。
前記心出し構造体が先導心出し構造体と後続心出し構造体とを備え、前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに関して前記後続心出し構造体の軸方向高さよりも大きい軸方向高さを有する請求項１３記載の燃料噴射器。
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有する請求項１５記載の燃料噴射器。
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する請求項１５記載の燃料噴射器。
前記後続心出し構造体が凸状外面を備える、矩形形状を有する請求項１５記載の燃料噴射器。
前記先導心出し構造体が切頭凸状外面を備える、多角形形状を有し、前記切頭部が前記エンジン・ケースの収容孔と相互作用するカム小面を形成している請求項１５記載の燃料噴射器。
燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器であって、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記燃料噴射器を前記エンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため前記取付けフランジの下側端面下方に配置される、一体に形成される心出し手段を有する燃料噴射器。
環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記燃料入口取付け要素と一体に形成される前記取付けフランジの下側端面から延在し、前記本体部から半径方向外側に突出する一対の心出し構造体を有し、前記心出し構造体が前記円筒状本体部の中心軸に関して互いに正反対に対置され、前記円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる燃料噴射器。