JP2012057928A - タービンエンジンで用いる燃料噴射組立体及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タービンエンジンで用いる燃料噴射組立体を提供する。
【解決手段】燃料噴射組立体２００は、少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口とを有するキャップ部材１１８と、キャップ部材内に実質的に整列され、複数のチューブ２０４を含む複数のチューブ組立体２０２と、流体源２１２とキャップ部材との間を流体連通して結合された流体供給部材２１０を含む１以上の噴射システム２０８とを備え、１以上の噴射システムが、複数の第２の開口のうちの少なくとも１つを通って流体を吐出させて隣接するチューブ組立体間に障壁を提供し、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる。
【選択図】図２

Description

本明細書で開示される主題は、全体的に、タービンエンジンに関し、より詳細には、タービンエンジンで用いる燃料噴射組立体に関する。

少なくとも一部の公知のタービンエンジンは、コジェネレーション設備及び発電プラントで使用される。このようなエンジンは、単位質量流量要件当たりに高い比仕事又は出力を有することができる。運転効率を高めるために、ガスタービンエンジンなどの公知のタービンエンジンの少なくとも一部は、高い燃焼温度で運転している。公知のガスタービンエンジンにおいて、エンジン効率は、燃焼ガスの温度の上昇に伴って増大する。

しかしながら、高温での運転はまた、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの汚染エミッションのレベルが増大する可能性がある。このようなエミッションの生成を低減しようとして、少なくとも一部の公知のエンジンは改善された燃焼システム設計を含む。より具体的には、このような公知の燃焼システムの少なくとも一部は、大きな動的圧力振動を伴って運転している。このような動的圧力振動は、燃焼システムにより発生するノイズが増大する場合があり、燃焼器の摩耗が大きくなる場合があり、及び／又は燃焼システムの有効寿命が短くなる可能性がある。

複数の燃料を使用できる燃焼組立体は、一般に低ノイズで運転するが、このような燃焼システムは、限定的な性能結果しか提供することができない。例えば、このようなシステムは、１ｋＨｚよりも高いスクリーチトーン周波数レベルを誘起する可能性がある高い水素ガスレベルで運転することができる。このようなスクリーチ周波数範囲は、燃料噴射組立体内のノズル間の結合相互作用として現れる火炎挙動をもたらす可能性がある。その上、このような相互作用はまた、燃料噴射組立体及び関連するハードウェア部品を通る振動エネルギーを誘起する可能性がある。

米国特許第７０１３６３５号明細書

１つの実施形態において、タービンエンジンにおいて用いる燃料噴射組立体を組み立てる方法が提供される。本方法は、少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口とを有するキャップ部材を用意する段階を含む。本方法は、複数のチューブ組立体をタービンエンジン内に結合する段階を含む。各タービン組立体は複数のチューブを含む。更に、本方法は、１以上の噴射システムをキャプ部材に結合し、流体源からの流体を複数の第２の開口のうちの少なくとも１つを通って吐出させることを可能にする段階を含む。流体は、隣接するチューブ組立体間に障壁を設け、タービンエンジン運転中の燃料噴射組立体内の動的圧力振動の低減を促進させる。

別の実施形態において、タービンエンジンにおいて用いる燃料噴射組立体が提供される。燃料噴射組立体は、少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口とを有するキャップ部材を含む。燃料噴射組立体はまた、複数のチューブを有する複数のチューブ組立体を含む。複数のチューブ組立体の各々が、キャップ部材内で実質的に整列される。燃料噴射組立体はまた、流体源とキャップ部材との間を流体連通して結合された流体供給部材を有する１以上の噴射システムを含む。噴射システムは、複数の第２の開口のうちの少なくとも１つを通って流体を吐出させてチューブ組立体間に障壁をもたらすようにし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる。

別の実施形態において、タービンエンジンが提供される。タービンエンジンは、圧縮機と、該圧縮機から下流側に結合された燃焼組立体とを含む。燃焼組立体は、１以上の燃料噴射組立体を有する１以上の燃焼器を含む。燃料噴射組立体は、キャップ部材、複数のチューブ組立体、及び１以上の噴射システムを有する。キャップ部材が、少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口とを含む。各チューブ組立体が、キャップ部材内に実質的に整列され、複数のチューブを含む。噴射システムは、キャップ部材に流体連通して結合されて、複数の第２の開口のうちの少なくとも１つを通って流体を吐出させてチューブ組立体間に障壁をもたらし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる。

例示的な公知のガスタービンエンジンの断面図。 領域２に沿って見た、図１に示すガスタービンエンジンと共に使用できる燃料噴射組立体の一部の断面図。 領域３に沿って見た、図２に示す燃料噴射組立体と共に使用できる噴射システムの一部の拡大断面図。 線４−４に沿って見た、図２に示す燃料噴射組立体の一部の上流側の図。 線５−５に沿って見た、図２に示す燃料噴射組立体の一部の下流側の図。 図２に示す燃料噴射組立体を組み立てる例示的な方法を示すフローチャート。

本明細書で説明される例示的な方法、装置、及びシステムは、これら及び関連のハードウェア部品内に誘起される振動エネルギーを伴って運転する場合がある公知の燃焼システムに付随する欠点を克服する。具体的には、本明細書で説明される実施形態は、音響バッフルとして機能し、燃料噴射組立体における中央燃料噴射ノズルと１以上の外側燃料噴射ノズルとの間の火炎相互作用を遮断する燃料噴射組立体を利用することにより、低減された動的圧力振動で運転する燃焼組立体を提供する。より具体的には、本明細書で説明される実施形態は、流体源を燃焼室に噴射させて燃料噴射組立体に隣接して流体源が整列されることを可能にし、燃料噴射組立体における中央燃料噴射ノズルと１以上の外側燃料噴射ノズルとの間の火炎相互作用を遮断する。従って、流体は、隣接するノズル間の障壁をもらたし、動的圧力振動の低減を可能にする。

図１は、例示的な公知のガスタービンエンジン１００の断面図を示している。例示的な実施形態は、ガスタービンエンジン１００を含むが、本発明は、何れか１つの特定のエンジンに限定されず、本発明が他のタービンエンジンに関連して使用できる点は当業者であれば理解されるであろう。

例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン１００は、圧縮機１０２と、１以上の燃焼器１０６を含む燃焼器組立体１０４とを含む。各燃焼器１０６は、燃焼噴射器を収容する１以上の燃料噴射組立体ハウジング１０８を含む。ガスタービンエンジン１００は、タービン１１０と駆動シャフト１５８とを含む。燃焼器１０６は、圧縮機１０２及びタービン１１０と流体連通して結合される。圧縮機１０２は、ディフューザ１１２及び圧縮機吐出プレナム１１４を含み、これらは互いに流体連通して結合される。

例示的な実施形態において、燃焼器１０６は、その端部に位置付けられる端部カバー１１６と、１以上のキャップ部材１１８とを含む。キャップ部材１１８は、インピンジメントプレート１２０及びエフュージョンプレート１２２を含む。インピンジメントプレート１２０は、エフュージョンプレート１２２に結合されて、該インピンジメントプレート１２０がキャップ部材１１８の上流表面を構成し、エフュージョンプレート１２２がキャップ部材１１８の下流表面を構成する。

キャップ部材１１８は、端部カバー１１６から距離１２６だけ間隔を置いて配置され、内部流路１２８が燃焼器１０６を通って定められるようになる。更に、燃焼器１０６はまた、燃焼器ケーシング１３２及び燃焼器ライナ１３４を含む。燃焼器ライナ１３４は、燃焼室１３６が燃焼器１０６内に定められるように燃焼器ケーシング１３２から半径方向内向きに位置付けられる。環状冷却通路１３８がケーシング１３２とライナ１３４との間に定められ、各々が、キャップ部材１１８からトランジションピース１４０に延びて、該トランジションピース１４０が燃焼器１０６をタービン１１０に結合する。トランジションピース１４０は、下流側の燃焼室１３６内で発生する燃焼ガスを第１段タービンノズル１４２に向かって送る。トランジションピース１４０は、内壁１４４及び外壁１４６を含む。外壁１４６は、内壁１４４及び外壁１４６間に定められる環状通路１５０と流体連通した複数の開口１４８を含む。内壁１４４は、燃焼室１３６からタービンノズル１４２に延びるキャビティ１５６を定める。

作動中、空気は圧縮機１０２を通って流れ、加圧空気が燃焼器１０６に供給される。燃料が加圧空気に噴射されて可燃性混合気を形成する。可燃性混合気は、下流側の燃焼室１３６に送られ、点火されて燃焼ガスを形成し、該燃焼ガスはタービンに向けて吐出される。燃焼ガスからの熱エネルギーは、機械的回転エネルギーに変換される。第１段タービンノズル１４２に衝突する高温ガスは、回転力を生じさせ、最終的にはタービン１００から仕事を生成する。

より具体的には、タービン１００は、駆動シャフト１５８を介して圧縮機１０２を駆動する。圧縮機１０２が回転すると、関連する矢印１１３で示されるように、加圧空気がディフューザ１１２に吐出される。例示的な実施形態において、圧縮機１０２から吐出された空気の大部分は、圧縮機吐出プレナム１１４を通って燃焼器１０６に送られる。圧縮機１０２から吐出された残りの空気は全て、エンジン部品の冷却用に送られる。より具体的には、吐出プレナム１１４内の高圧の加圧空気はトランジションピース１４０に送られる。その結果、空気は環状通路１５０からキャップ部材１１８に送られる。燃料及び空気が燃料噴射ノズルのような１以上のチューブ組立体２０２において混合されて可燃性混合気を形成し、これが燃焼室１３６内で点火されて燃焼ガスを形成する。燃焼器ケーシング１３２は、例えば、周囲のタービン部品のような外部環境からの燃焼室１３６及び関連する燃焼プロセスのシールドを可能にする。燃焼ガスは、燃焼室１３６からキャビティ１５６を通ってタービンノズル１４２に送られる。

図２は、領域２（図１に示す）に沿って見た、ガスタービンエンジン１００と共に使用される燃料噴射組立体２００の一部の断面図である。燃料噴射組立体２００は、キャップ部材１１８を含む。キャップ部材１１８は、インピンジメントプレート１２０及びエフュージョンプレート１２２を含む。その上、燃料噴射組立体２００は、複数の燃料噴射ノズルのような、複数のチューブ組立体２０２を含む。各チューブ組立体２０２は、キャップ部材１１８内に実質的に整列され、複数のチューブ２０４を含む。より具体的には、例示的な実施形態において、複数のチューブ組立体２０２は、キャップ部材と一体的に形成される。各チューブ２０４は、チューブ内の通路を通って流れる燃料及び空気の混合気を含む。

その上、例示的な実施形態において、各チューブ組立体２０２は、燃料送給パイプ２０３に結合される。燃料送給パイプ２０３は、第１の末端部分２０１及び第２の末端部分２０５を含む。第１の末端部分２０１は燃料源（図示せず）に結合され、第２の末端部分２０５はチューブ組立体２０２に結合される。

キャップ部材１１８は、該キャップ部材１１８を少なくとも部分的に通って延びる１以上の第１の開口（図２には図示せず）と、キャップ部材１１８を少なくとも部分的に通って延びる１以上の第２の開口（図２には図示せず）とを含む。燃料噴射組立体２００はまた、１以上の噴射システム２０８を含み、該噴射システムは、燃料源２１２とキャップ部材１１８との間に流体連通して結合された流体供給部材２１０を有する。より具体的には、流体供給部材２１０は、第１の末端部分２０７及び第２の末端部分２０９を有する。流体供給部材２１０の第１の末端部分２０７は、燃料源２１２に結合され、流体供給部材２１０の第２の末端部分２０９は、キャップ部材１１８に結合される。具体的には、以下で検討するように、流体供給部材２１０はインピンジメントプレート１２０に結合される。

例示的な実施形態において、流体供給部材２１０は、線形流路を定める実質的に円筒形の形状を有する。或いは、流体供給部材２１０は、種々の異なる流路を定める種々の形状を有することができ、該流路により、流体供給部材２１０が燃料噴射組立体２００内に適切に収まり、本明細書で説明されるように機能することが可能になる。

噴射システム２０８は、１以上の第２の開口を通って流体を吐出し、隣接するチューブ組立体２０２間の障壁を設けて、タービンエンジン運転中の燃焼器１０６（図１に示す）における動的圧力振動の低減を促進する。

図３は、領域３（図２に示す）に沿って見た、噴射システム２０８の一部の拡大断面図である。例示的な実施形態において、噴射システム２０８は、キャップ部材１１８の一部を含む。キャップ部材１１８は、該キャップ部材１１８を少なくとも部分的に通って延びる１以上の第１の開口３０１を含む。例示的な実施形態において、キャップ部材１１８はまた、キャップ部材を少なくとも部分的に通って延びる複数の第２の開口３０５のうちの１つを含む。より具体的には、噴射システム２０８は、エフュージョンプレート１２２及びインピンジメントプレート１２０を含む。インピンジメントプレート１２０は、貫通して延びた第１の開口３０１を有し、エフュージョンプレート１２２は、貫通して延びた第２の開口３０５を有する。例示的な実施形態において、第１の開口３０１は、１以上のチューブ組立体２０２に隣接し間隔を置いて配置される。第２の開口３０５はまた、１以上のチューブ組立体２０２に隣接し間隔を置いて配置される。図３には示していないが、複数の第２の開口３０５は、１以上のチューブ組立体２０２の周りに円周方向に間隔を置いて配置することができる。その上、例示的な実施形態において、第２の開口３０５は、第１の開口３０１から下流側に定められる。

その上、噴射システム２０８は、インピンジメントプレート１２０に結合された流体供給部材２１０を含む。例示的な実施形態において、流体供給部材２１０の第２の末端部分２０９は、開口３０１内に挿入され、流体供給部材２１０からインピンジメントプレート１２０を通って流体を吐出することができる。

インピンジメントプレート１２０は、エフュージョンプレート１２２に結合され、これらの間にチャンネル３０６が定められる。チャンネル３０６は、流体流れを第２の開口３０５に配向するような向きにされる。インピンジメントプレート１２０はまた、エフュージョンプレート１２２から上流側に結合される。噴射システム２０８は、流体を流体供給部材２１０から開口３０１を通ってチャンネル３０６に吐出するよう構成される。次いで、流体は、１以上の第２の開口３０５を通って流れる。

その上、例示的な実施形態において、噴射システム２０８は、チャンネル３０６内でインピンジメントプレート１２０とエフュージョンプレート１２２との間に位置付けられるデバイダ３１０を含む。或いは、デバイダ３１０は、インピンジメントプレート１２０を通って延び、且つ１以上のチューブ組立体２０２の周りに円周方向に間隔を置いて配置することができる。デバイダ３１０は、流体流れから空気を実質的に分離するのに用いられる。デバイダ３１０は、第１の表面３０７及び第２の表面３０９を有する。例示的な実施形態において、デバイダ３１０の第２の表面３０９と同じ側に位置付けられるエフュージョンプレート１２２の一部は、１以上の開口３１５を含む。同様に、デバイダ３１０の第２の表面３０９と同じ側に位置付けられるインピンジメントプレート１２０の一部は、１以上の開口３１７を含む。エフュージョンプレート開口３１５及びインピンジメントプレート開口３１７は、互いに空気を通過させることができるように設計される。流体源２１２として、種々の流体を用いることができる。例えば、窒素ガス、二酸化炭素、及び蒸気などの不活性ガスを用いることができる。このような不活性ガスは、主として高運動量のジェットで使用される。その上、空気などの希釈剤を用いることもできる。更に、不活性ガスと希釈剤との組み合わせを用いてもよい。例えば、窒素ガスと二酸化炭素を共に用いることができる。或いは、窒素ガスは、空気と共に用いることもできる。

運転中、チューブ組立体２０２に燃料が供給され、空気と混合されて可燃性混合気を形成する。同時に、流体流れが噴射システム２０８を介して１以上の第２の開口３０５に供給される。例示的な実施形態において、流体は、流体源２１２から流体供給部材２１０の第１の末端部分２０７に送られる。次いで、流体は、流体供給部材２１０を通って該流体供給部材２１０の第２の末端部分２０９に流れる。次に、流体は、流体供給部材２１０の第２の末端部分２０９から１以上の第１の開口３０１及びチャンネル３０６に流れる。流体は、１以上の第２の開口３０５を通って流れる。同時に、流体の一部はデバイダ３１０を通って送られ、空気流は、インピンジメントプレート３１７及びエフュージョンプレート３１５を通して流体流から分離することができる。

図４は、線４−４（図２に示す）に沿って見た燃料噴射組立体２００の一部の上流側の図である。例示的な実施形態において、チューブ組立体２０２及び中央チューブ組立体４０２は、キャップ部材１１８内で実質的に整列される。より具体的には、チューブ組立体２０２及び４０２は、キャップ部材と共に一体的に形成される。

例示的な実施形態において、チューブ組立体２０２は、インピンジメントプレート１２０上の中央チューブ組立体４０２の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。或いは、チューブ組立体２０２は、該チューブ組立体２０２が本明細書で説明されるように機能できるあらゆる方向に向けることができる。その上、流体供給部材２１０は、中央チューブ組立体４０２に隣接して位置付けられ、流体供給部材２１０が流体源２１２とキャップ部材１１８との間を流体連通して結合され、１以上の第２の開口３０５に流体を吐出できる。

その上、例示的な実施形態において、各チューブ組立体２０２及び４０２は、５つのチューブ２０４を有するように図示されている。或いは、各チューブ組立体２０２及び４０２は、各チューブ組立体２０２及び４０２が本明細書で説明されるように機能できるあらゆる数のチューブ２０４を有することができる。

例示的な実施形態において、流体供給部材２１０は、中央チューブ組立体４０２に隣接して間隔を置いて配置され、別の流体供給部材２１０は、外側チューブ組立体２０２に隣接して間隔を置いて配置される。或いは、流体供給部材２１０は、該流体供給部材２１０が本明細書で説明されるように機能できるあらゆる方向に向けることができる。例えば、各チューブ組立体２０２は、流体供給部材２１０を隣接して配向させ、複数の流体供給部材２１０がキャップ部材１１８上に配向できるように流体供給部材２１０を隣接して配向させることができる。

インピンジメントプレート１２０が、空気をインピンジメントプレートに通過させることができるように設計された複数の開口３１７を含む。例示的な実施形態において、複数の開口３１７は、インピンジメントプレート１２０の１つの区域だけに図示されている。或いは、複数の開口３１７は、チューブ組立体２０２が位置付けられる場所を除いて、インピンジメントプレート１２０全体に位置付けることができる。

例示的な実施形態において、各流体供給部材２１０は、キャップ部材１１８に結合され、流体供給部材２１０がチューブ組立体２０２に密接に近接して位置付けられるようになる。或いは、接続装置は、流体供給部材２１０がキャップ部材及び隣接するチューブ組立体２０２に結合されるように用いることができる。例えば、マニホルドを用いて、流体供給部材２１０を隣接するチューブ組立体２０２と接続することができる。その上、マニホルドは、チューブ組立体２０２の周りに複数の流体供給部材２１０を組み立てるために設計され且つ用いることができる。

図５は、線５−５（図２に示す）に沿って見た燃料噴射組立体２００の一部の下流側の図である。例示的な実施形態において、チューブ組立体２０２及び中央チューブ組立体４０２は、キャップ部材１１８内で実質的に整列されている。より具体的には、チューブ組立体２０２及び中央チューブ組立体４０２は、キャップ部材と共に一体的に形成される。

例示的な実施形態において、複数のチューブ組立体２０２及び中央チューブ組立体４０２がキャップ部材１１８のエフュージョンプレート１２２上に図示されている。その上、例示的な実施形態において、各チューブ組立体２０２は、５つのチューブ２０４だけを有するように図示されている。或いは、各チューブ組立体２０２は、各チューブ組立体が本明細書で説明されるように機能することが可能になるあらゆる数のチューブ２０４を有することができる。

例示的な実施形態において、チューブ組立体２０２は、インピンジメントプレート１２０上の中央チューブ組立体４０２の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。或いは、チューブ組立体２０２は、該チューブ組立体２０２が本明細書で説明されるように機能することが可能になるあらゆる方向に向けることができる。

例示的な実施形態において、複数の第２の開口３０５が１以上のチューブ組立体２０２に隣接して間隔を置いて配置される。より具体的には、複数の第２の開口３０５は、１以上のチューブ組立体２０２の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。例示的な実施形態において、複数の第２の開口３０５は、中央チューブ組立体４０２の周りに円周方向に間隔を置いて図示され、更に複数の第２の開口３０５は、隣接する外側チューブ組立体２０２の周りに円周方向に間隔を置いて図示される。その上、エフュージョンプレート１２２は、空気がエフュージョンプレートを通過できるように各々が設計された複数の開口３１５を含む。例示的な実施形態において、複数の開口３１５は、エフュージョンプレート１２２の１つの区域だけに図示されている。或いは、複数の開口３１５は、チューブ組立体２０２及び４０２が位置付けられる場所を除いて、エフュージョンプレート１２２全体に位置付けることができる。

運転中、流体が各開口３０５を通って流れ、この流体により隣接するチューブ組立体２０２間の結合相互作用の遮断又は中断を可能にする。例示的な実施形態において、流体は、中央チューブ組立体４０２及び隣接する外側チューブ組立体２０２の周りの各第２の開口３０５を通って吐出される。中央チューブ組立体４０２の周りで各第２の開口３０５を通って吐出される流体により、中央チューブ組立体４０２が円周方向に隣接するチューブ組立体２０２の少なくとも１つと相互作用するのが阻止される。より具体的には、当該流体により、中央チューブ組立体４０２と円周方向に隣接するチューブ組立体２０２の少なくとも１つとの間の結合相互作用の遮断又は中断を可能にする。同様に、外側チューブ組立体２０２の周りで各第２の開口３０５を通って吐出される流体により、外側チューブ組立体２０２が１以上の他の隣接するチューブ組立体２０２と相互作用するのが阻止される。

流体は、隣接するチューブ組立体間の障壁をもたらし、燃焼器１０６（図１に示す）における動的圧力振動の低減を可能にする。より具体的には、流体は、各チューブ組立体用の音響バッフルとして機能する。

図６は、公知のガスタービンエンジン１００（図１に示す）で使用するため、燃料噴射組立体２００（図１に示す）のような燃料噴射組立体を組み立てる例示的な方法５００を示すフローチャートである。最初に、少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口３０１（図３に示す）と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口３０５（図３及び５に示す）とを有するキャップ部材１１８（図１、２、３、４、及び５に示す）を用意する（５０２）。複数のチューブ２０４を含む複数のチューブ組立体２０２（図２及び４に示す）は、複数のチューブ組立体２０２がキャップ部材１１８内に実質的に整列されるようにタービンエンジン１００内に結合される（５０４）。次に、１以上の噴射システム２０８（図２及び３に示す）は、キャップ部材１１８に結合され（５０６）、流体源２１２（図２及び３に示す）からの流体を複数の第２の開口３０５のうちの少なくとも１つを通って吐出させることができる。開口３０５を通る流体の吐出により、タービンエンジン運転中の燃料噴射組立体２００内の動的圧力振動の低減が促進される。

噴射システム２０８がキャップ部材１１８に結合される（５０６）と、インピンジメントプレート１２０（図１、２、３、及び４に示す）及びエフュージョンプレート１２２（図１、２、３、及び５に示す）を提供する（５０７）。インピンジメントプレート１２０は、貫通して延びる１以上の第１の開口３０１（図３に示す）を有し、１以上の第１の開口３０１は、複数のチューブ組立体２０２の少なくとも１つに隣接して間隔を置いて配置される。エフュージョンプレート１２２は、貫通して延びる複数の第２の開口３０５（図３及び５に示す）を有し、複数の第２の開口３０５は、複数のチューブ組立体２０２の１以上の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。その上、インピンジメントプレート１２０は、間に定められるチャンネル３０６（図３に示す）が第２の開口３０５の少なくとも１つに流体を配向するような向きになるよう、エフュージョンプレート１２２（図３に示す）に結合される（５０８）
噴射システム２０８がキャップ部材１１８に結合されると、インピンジメントプレート１２０が流体供給部材２１０（図２及び３に示される）に結合される。次に、噴射システム２０８は、流体供給部材２１０から１以上の第１の開口３０１を通ってチャンネル３０６内に流体を吐出するような向きにされる（５１０）。その上、噴射システム２０８がキャップ部材１１８に結合される（５０６）と、デバイダ３１０（図３に示す）が、チャンネル内に位置付けられ（５１１）、タービンエンジン運転中の流体流からの空気の分離を可能にする。

例示的な実施形態において、噴射システム２０８がキャップ部材１１８に結合されると、流体源２１２は、噴射システム２０８に結合される（５１２）。その上、流体源２１２が噴射システム２０８に結合される（５１２）と、希釈剤源又は不活性ガス源が噴射システム２０８に結合される（５１４）。不活性ガス源は、窒素ガス、二酸化炭素、及び蒸気を含むことができる。希釈剤源は空気を含むことができる。

本明細書で説明される方法及び装置は、タービンエンジンの運転を向上させる。より具体的には、上記で説明された燃料噴射組立体は、タービンエンジン運転中の動的圧力振動の低減を可能にする。燃料噴射組立体は、流体源が中央燃料噴射ノズルに隣接して位置付けられるように燃料源を燃焼室に噴射できるようにし、燃料噴射組立体において中央燃料噴射ノズルと１以上の外側燃料噴射ノズルとの間、及び隣接する外側燃料噴射ノズル間の結合のような、あらゆる火炎相互作用を遮断する１以上の噴射システムを含む。

本発明の種々の実施形態の特定の特徴が一部の図面において図示されて、他の図面では図示されていない場合があるが、これは便宜上の理由に過ぎない。本発明の原理によれば、図面の何れかの特徴は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び／又は特許請求することができる。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

２ 領域
３ 領域
４ 線
５ 線
１００ ガスタービンエンジン
１０２ 圧縮機
１０４ 燃焼器組立体
１０６ 燃焼器
１０８ 燃料噴射組立体ハウジング
１１０ タービン
１１２ ディフューザ
１１３ 矢印
１１４ 吐出プレナム
１１６ 端部カバー
１１８ キャップ部材
１２０ インピンジメントプレート
１２２ エフュージョンプレート
１２６ 距離
１２８ 内部流路
１３２ 燃焼器ケーシング
１３４ 燃焼器ライナ
１３６ 燃焼室
１３８ 環状冷却通路
１４０ トランジションピース
１４２ 第１の段タービンノズル
１４４ 内壁
１４６ 外壁
１４８ 複数の開口
１５０ 環状通路
１５６ キャビティ
１５８ 駆動シャフト
２００ 燃料噴射組立体
２０１ 第１の末端部分
２０２ チューブ組立体
２０３ 燃料送給パイプ
２０４ 複数のチューブ
２０５ 第２の末端部分
２０７ 第１の末端部分
２０８ 噴射システム
２０９ 第２の末端部分
２１０ 流体供給部材
２１２ 流体源
３０１ 第１の開口
３０５ 第２の開口
３０６ チャンネル
３０７ 第１の表面
３０９ 第２の表面
３１０ デバイダ
３１５ エフュージョンプレート開口
３１７ インピンジメントプレート開口
４０２ 中央チューブ組立体
５００ 燃料噴射組立体を組み立てるプロセス
５０２ 少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口とを有するキャップ部材を用意する段階
５０４ 複数のチューブ組立体をタービンエンジン内に結合する段階
５０６ １以上の噴射システムをキャップ部材に結合する段階
５０７ インピンジメントプレートを用意する段階
５０８ インピンジメントプレートをエフュージョンプレートに結合する段階
５０９ インピンジメントプレートを流体供給部材に結合する段階
５１０ インピンジメントプレート開口を通ってチャンネル内に流体を吐出するよう噴射システムを配向する段階
５１１ デバイダをチャンネル内に位置付ける段階
５１２ 流体源を噴射システムに結合する段階
５１４ 希釈剤流体源と不活性ガス源の内の少なくとも１つを噴射システムに結合する段階

Claims (10)

1. タービンエンジン（１００）において用いる燃料噴射組立体（２００）であって、
   少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口（３０１）と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口（３０５）とを有するキャップ部材（１１８）と、
   前記キャップ部材内に実質的に整列され、複数のチューブ（２０４）を含む複数のチューブ組立体（２０２）と、
   流体源（２１２）と前記キャップ部材との間を流体連通して結合された流体供給部材（２１０）を含む１以上の噴射システム（２０８）と
   を備えていて、前記１以上の噴射システムが、複数の第２の開口のうちの少なくとも１つを通って流体を吐出させて隣接するチューブ組立体間に障壁もたらし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる、燃料噴射組立体（２００）。
2. 前記キャップ部材（１１８）が更に、
   前記１以上の第１の開口（３０１）が通って延び、前記複数のチューブ組立体（２０２）の少なくとも１つに隣接して間隔を置いて配置されるインピンジメントプレート（１２０）と、
   前記複数の第２の開口（３０５）が通って延び、前記複数のチューブ組立体の１以上の周りで円周方向に間隔を置いて配置され、前記インピンジメントプレートに結合されるエフュージョンプレート（１２２）と
   を含む、請求項１記載の燃料噴射組立体（２００）。
3. 前記インピンジメントプレート（１２０）が前記エフュージョンプレート（１２２）に結合されて、これらの間にチャンネル（３０６）が定められるようにし、前記チャンネルが、前記複数の第２の開口（３０５）の少なくとも１つに流体流れを配向する向きにされる、請求項２記載の燃料噴射組立体（２００）。
4. 前記流体供給部材（２１０）が、前記インピンジメントプレート（１２０）に結合される、請求項２記載の燃料噴射組立体（２００）。
5. 前記１以上の噴射システム（２０８）が更に、前記流体流れから空気を分離する際に使用するために前記チャンネル（３０６）内にデバイダ（３１０）を含む、請求項３記載の燃料噴射組立体（２００）。
6. 前記１以上の噴射システム（２０８）が、前記流体供給部材（２１０）から前記１以上の第１の開口（３０１）を通って前記チャンネル（３０６）に流体を吐出できるような向きにされる、請求項４記載の燃料噴射組立体（２００）。
7. 前記流体源（２１２）が、希釈剤及び不活性ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の燃料噴射組立体（２００）。
8. 圧縮機（１０２）と、
   前記圧縮機から下流側で結合された燃焼組立体（１０４）と
   を備えるタービンエンジン（１００）であって、前記燃焼組立体が燃料噴射組立体（２００）を有する１以上の燃焼器（１０６）を含み、前記燃料噴射組立体が、キャップ部材（１１８）、複数のチューブ組立体（２０２）、及び１以上の噴射システム（２０８）を含み、前記キャップ部材が、少なくとも部分的に貫通して延びる１以上の第１の開口（３０１）と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第２の開口（３０５）とを含み、各チューブ組立体が、前記キャップ部材内に実質的に整列され且つ複数のチューブ（２０４）を含み、前記１以上の噴射システム（２０８）が、前記キャップ部材に流体連通して結合されて、前記複数の第２の開口のうちの少なくとも１つを通って流体を吐出させて隣接するチューブ組立体間に障壁をもたらし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる、タービンエンジン（１００）。
9. 前記１以上の噴射システム（２０８）が更に、流体源（２１２）と前記キャップ部材との間を流体連通して結合されて、前記複数の第２の開口のうちの少なくとも１つを通って流体を吐出させる流体供給部材（２１０）を含む、請求項８記載のタービンエンジン（１００）。
10. 前記キャップ部材（１１８）が、
    前記１以上の第１の開口（３０１）が通って延び、前記複数のチューブ組立体（２０２）の少なくとも１つに隣接して間隔を置いて配置されるインピンジメントプレート（１２０）と、
    前記複数の第２の開口（３０５）が通って延び、前記複数のチューブ組立体の１以上の周りで円周方向に間隔を置いて配置され、前記インピンジメントプレートに結合されて、前記インピンジメントプレートとの間に定められるチャンネルが、前記複数の第２の開口の少なくとも１つに流体流れを配向する向きにされる、エフュージョンプレート（１２２）と
    を備える、請求項９記載のタービンエンジン（１００）。