JP2016191546A - 燃料インジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービン燃焼器の燃料インジェクタ装置を提供する。【解決手段】燃料インジェクタ装置１の本体は前縁１１と後縁１２を含み、前縁から後縁まで流れ方向３を規定し、本体は、第１の面１０１と、第１の面とは反対側の第２の面１０２を有し、面はそれぞれ前縁１１と後縁１２との間に延び前縁および後縁において接続される。後縁１２は流れ方向で見て後縁中間線１３に沿って波形であり、その範囲に沿って、中間線から互いに反対方向に逸れており、その範囲に沿って少なくとも１つの変曲点１４を含む。燃料インジェクタ装置は、第１の内部燃料供給手段と、第１の内部供給手段を、インジェクタ装置の外部へ開口した第１の燃料排出手段１５に流体接続する第１の燃料排出ダクトとを含み、第１の燃料排出ダクトは、後縁に排出された第１の燃料排出手段において終わる。第１の燃料排出手段１５は、２つの後縁変曲点１４の間において後縁１２に配置される。【選択図】図１

Description

本開示は、請求項１に記載の燃料インジェクタ装置に関する。本開示は、さらに、前記タイプの燃料インジェクタ装置を有する燃焼器およびガスタービンエンジンに関する。

開示の背景
燃焼器において、許容可能な排ガス汚染物質レベルを達成するために、燃料が燃焼させられる前に、燃料と、最も一般的に使用される空気などの酸化剤との十分な混合が要求される。例えば欧州特許第０７１８４７０号明細書に記載されているようないわゆる２段燃焼を備えるガスタービンにおいて、後続の燃焼器には、先行するタービンから、部分的に膨張した、依然として酸素リッチな煙道ガスが提供され、この煙道ガスが酸化剤として働く。このようなガスタービンにおいて、特に後続の燃焼器において、燃焼器に進入する酸化剤、すなわち部分的に膨張した煙道ガスは、燃料自己点火温度を超える温度を有する。すなわち、燃料は、所定の点火遅延時間の後、自発的に点火する。したがって、燃料が点火する前に制限された時間枠内で完全かつ均一な燃料／酸化剤混合物を達成することが重要である。

燃料／酸化剤混合を強化するための様々な提案がなされており、時間、もしくは燃料が点火する前の燃焼器内での燃料噴射位置からの下流の距離、を延長させるための提案がなされている。米国特許出願公開第２０１２／０２７２６５９号明細書は、例えば、流れ方向を横切る波形を有する翼後縁を備えた、ほぼ翼形を有する燃料インジェクタ装置を開示しており、前記波形の空力的断面は、流れ方向で前縁から後縁へ発達している。後縁において、主流れ方向を横切って反対方向の速度成分を有する流れが衝突し、混ざり合い、後縁から下流へ伝播する渦を発達させ、前記渦は、波形の後縁のほぼ変曲点に回転中心を有する。燃料は、ほぼ前記変曲点において後縁に配置された燃料排出手段を通じて酸化剤流内へ排出され、渦により、酸化剤と強く混合される。

開示の説明
本開示は、バーナ圧力降下を低い値に維持しながら燃料／酸化剤混合をさらに改良するのに適した手段を提供しようとするものである。燃料／酸化剤混合が改良されることにより、例えばシーケンシャルバーナにおいて火炎温度が高まり、例えばＮＯｘエミッション増大または逆火などの欠点を生じることがない。

本開示の別の態様において、製造コストおよび複雑さが考慮される。

さらに別の態様において、提案された装置は、二重燃料燃焼器のための優れた混合品質を提供し、噴射位置は、それぞれのタイプの燃料のために最適化されていてもよい。

これは、請求項１に記載された主体によって達成される。

開示された主体のその他の効果および利点は、明示的に言及されているかどうかにかかわらず、以下に提供される開示を考慮して明らかになるであろう。

本体を含む燃料インジェクタ装置であって、前記本体は、前縁および後縁を含み、かつ前縁から後縁まで流れ方向を規定しており、本体は、さらに、第１の面と、第１の面と反対側の第２の面とを有し、前記面はそれぞれ前縁と後縁との間に延びかつ前縁および後縁を含み、前記面は、前縁および後縁において互いに接続している、燃料インジェクタ装置が開示される。後縁は、流れ方向に対して平行に見て、後縁中間線に沿って波形であり、その範囲に沿って、前記中間線から互いに反対方向に逸れており、さらに、その範囲に沿って少なくとも１つの変曲点を含む。すなわち、後縁は、主流れ方向を横切って波形の形式で延びており、前記主流れ方向は前縁から後縁へ方向付けられている。さらに言い換えれば、後縁は、主流れ方向を横切る平面において異なる反対の方向へ湾曲させられている。燃料インジェクタ装置は、さらに、少なくとも１つの第１の内部燃料供給手段と、少なくとも１つの第１の内部供給手段を、インジェクタ装置の外部へ開口した第１の燃料排出手段に流体接続する少なくとも１つの第１の燃料排出ダクトとを含み、少なくとも１つの第１の燃料排出ダクトは、後縁に排出された第１の燃料排出手段において終わっている。少なくとも１つの第１の燃料排出手段は、２つの後縁変曲点の間において前記後縁に配置されている。

後縁は、流れ方向で湾曲しているまたは波形になっており、これにより、インジェクタ装置本体の流れ方向範囲は、異なるインジェクタ装置長手方向断面において変化しており、長手方向断面は、本体の流れ方向に沿って切断された断面であると理解される。

燃料インジェクタ装置の本体は、特に、空力的な縦断面を有してもよい。流れ方向に沿って下流へ、本体は、流れ方向で見たときに、増大しながら波形になった形状を発達させており、波形の振幅が前縁、または前縁の下流の位置から後縁に向かって増大している。特定の実施の形態において、本体は、前縁において波形ではない。前縁は、ほぼバー状の燃料インジェクタ装置が提供されるように直線的であるか、一方向にのみ湾曲させられていてもよく、特に、円または部分円形状を描いていてもよい。したがって、燃料インジェクタ装置は、缶形、部分円筒形、円錐台形または部分円錐台形を成してもよい。典型的なバー状燃料インジェクタ装置本体は、米国特許出願公開第２０１２／０２７２６５９号明細書に開示されており、この文献はこれに関して引用により組み込まれる。

後縁に沿ってより均一に燃料排出手段を分布させることにより、噴射された燃料ビームの間に小さな渦が発生される。その結果、驚くべきことに、インジェクタ装置の形状またはその波形それぞれによって発生された渦内へ燃料が噴射されないまたは排他的に噴射されないとしても燃料／酸化剤混合が改良され、渦は、少なくともほぼ後縁変曲点に配置されることが分かった。

燃料は、燃料インジェクタ装置内に配置された燃料供給手段および燃料供給ダクトを通じて燃料排出手段へ提供される必要がある。明らかなように、これは、燃料インジェクタ装置の複雑な内部構造を生じる。供給ダクトのために可能なジオメトリは、これまで大きく制限されてきた。これは、インジェクタ装置に十分な冷却を提供する必要性、ひいては内部冷却チャネルを配置することが考慮されると、さらに一層強調される。燃料キャリヤ流体のための供給および排出手段が存在してもよい。また、二重燃料可能性を得ようとする場合、複数の燃料供給および排出システムが提供される必要がある。チップ除去工具のためにアクセス可能でない内部キャビティが提供される必要がある。その結果、米国特許出願公開第２０１２／０２７２６５９号明細書に開示された燃料排出手段は、複数の個々の構成部品から組み立てられる必要がある。しかしながら、この組立てステップは、高価で、時間を浪費し、燃料インジェクタ装置の可能な複雑さに実用的な制約を課す。さらに、例えば１０００℃に近いまたは１０００℃を超えることさえある温度において高い負荷に耐える必要があり得る、複数の溶接シールを含むエレメントが生じることが考慮される必要がある。

したがって、本開示の１つの態様において、燃料インジェクタ装置を継目なしの、モノリシックなワンピースの装置として提供することが提案される。このような装置は、例えば付加製造法によって製造されてもよい。例えば、固形本体が生ぜしめられるように金属粉末が特定の位置において溶融および再固化させられてもよい。このような付加製造法は、選択的レーザ溶融または選択的電子ビーム溶融を含んでもよいが、これらに限定されない。

幾つかの実施の形態において、本開示による燃料インジェクタ装置は、複数の第１の燃料排出手段、すなわち、少なくとも２つの燃料排出手段が、２つの後縁変曲点の間において前記後縁に配置されていることを特徴としてもよい。もちろん、前記複数の第１の燃料排出手段は、３つ以上の第１の燃料排出手段を含んでもよく、例えば、２つの後縁変曲点の間に配置された４つ以上、５つ以上、または１０以上の第１の燃料排出手段であってもよい。燃料インジェクタ装置のより特定の実施の形態では、第１の燃料排出手段は燃料排出方向を規定してもよく、インジェクタ装置本体は、前記第１の燃料排出手段の位置において局所的な後縁流れ方向を規定してもよく、燃料インジェクタ装置は、少なくとも、１つの第１の燃料排出手段のために、燃料排出方向が局所的後縁流れ方向と異なることを特徴としてもよい。燃料排出方向は燃料排出手段のジオメトリおよび配列によって与えられることが当業者によって理解される。例えば、燃料排出手段として提供された円筒状ボアの場合、燃料排出方向は、少なくともほぼボア軸線と同一である。また、後縁流れ方向は、後縁における燃料インジェクタ装置本体のジオメトリによって明らかに規定された方向として容易に理解され、例えば、後縁における翼スケルトンラインと少なくともほぼ同一であってもよい。その結果、局所的な後縁流れ方向は、波形の後縁範囲に沿った所定の点における後縁ジオメトリによって提供される。

少なくとも２つの第１の燃料排出手段が異なる燃料排出方向を規定するおよび／または局所的な後縁流れ方向とは異なる角度を有する燃料排出方向を規定する実施の形態が考えられる。全ての第１の燃料排出手段が、少なくともほぼ局所的な後縁流れ方向と並んだ燃料排出方向を規定する別の実施の形態が考えられる。

複数の燃料排出手段を提供することにより、上述のように、混合をさらに改良する複数の小さな渦が発生される。さらに、排出された燃料ビームの方向と、特定の位置における後縁流れ方向との間に角度が設けられていると、燃料と酸化剤との間に付加的なせん断力が発生され、この付加的なせん断力は、燃料／酸化剤混合をさらに一層強めるように機能する。

燃料排出手段、または前記手段の排出開口はそれぞれ、例えば丸、円、だ円、多角形またはスロット形状などの、しかしながらこれらに限定されない様々なジオメトリを有してもよく、特にスロット長手方向範囲は後縁範囲に沿って延びている。スロットは、丸みのある狭い側を有し、だ円を想起させるものであってもよい。スロットは、湾曲した長手方向軸線を有してもよい。概して、燃料排出手段排出開口が、１つの方向で、垂直な方向での寸法を１００％以上超える寸法を有するようなジオメトリが、スロットであると考えられてもよい。１つの方向の寸法は、別の垂直な方向の寸法を、２００％以上または２５０％以上、特に３００％以上超えていてもよい。スロット状燃料排出開口は、排出された燃料ビームの表面を拡大させ、ひいては、混合を強めるように機能する。１つの燃料インジェクタ装置において、複数の燃料排出手段ジオメトリが組み合わされてもよいことが認められるであろう。燃料排出開口のジオメトリは、流れ場、したがって混合効率および位置に影響を与えることがさらに認められ、したがって、当業者は、排出手段ジオメトリを適切に選択することによってこれらのパラメータを調節することができる。

本開示のさらに別の態様によれば、本明細書に記載された燃料インジェクタ装置は、少なくとも１つの第２の内部燃料供給手段と、燃料インジェクタ装置の波形の後縁に設けられかつ燃料インジェクタ装置の外部へ開口した少なくとも１つの第２の燃料排出手段と、第２の燃料供給手段と第２の燃料排出手段とを流体接続する第２の燃料排出ダクトとを備えることを特徴とする。特定の実施の形態では、第１の燃料排出手段の数は、第２の燃料排出手段の数よりも多い。より特定の実施の形態では、第２の燃料排出手段および／または複数の第２の燃料排出手段は後縁の変曲点に配置されている。特に、複数の第２の燃料排出手段の各第２の燃料排出手段は、後縁の変曲点に配置されてもよい、および／または第２の燃料排出手段は、各後縁変曲点に設けられてもよい。

少なくとも１つの第１の燃料排出手段、特に複数の第１の燃料排出手段は、気体燃料を排出するために配置および構成されていてもよい。少なくとも１つの第２の燃料排出手段、特に複数の第２の燃料排出手段は、存在する場合には、液体燃料の排出のために設けられてもよく、特に、液体燃料ノズルであってもよい。第１および第２の燃料排出手段が存在するならば、燃料インジェクタ装置は、二重燃料作動のために、すなわち気体燃料および液体燃料、例えば天然ガスおよび燃料油による選択的および／または同時作動のために、適している。

液体燃料排出手段を後縁の変曲点に提供すること、すなわち、液体燃料を強い大規模な渦内へ排出すること、そして、気体燃料排出手段を前記変曲点の間に提供すること、すなわち、気体燃料をより小規模な、より強くない渦の領域内へ排出することは、二重燃料能力を高めるように機能してもよい。なぜならば、より密度の高い、混合するのがより困難な液体燃料が、より強い渦の補助によって混合されるのに対し、より軽い燃料は、より強くない渦によって混合されるからである。これは、完全な混合が達成されるまでの時間、もしくは下流距離を一致させるように機能してもよい。しかしながら、この実施の形態は強制的ではない。

本開示の別の態様によれば、キャリヤ流体排出手段は、排出された燃料のためのキャリヤ流体流を提供するために燃料排出手段に隣接しておよび／または燃料排出手段を包囲して存在してもよい。キャリヤ流体は、より高い温度で存在する酸化剤から燃料を隔離するシールド効果を提供し、ひいては燃料の早期自発点火を回避するように機能してもよい。したがって、この態様による燃料インジェクタ装置は、少なくとも１つの内部キャリヤ流体供給手段と、キャリヤ流体供給手段を少なくとも１つのキャリヤ流体排出手段に流体接続する少なくとも１つのキャリヤ流体排出ダクトとを備え、前記排出手段はインジェクタ装置の外部へ開口していることを特徴とする。少なくとも１つのキャリヤ流体排出手段は、第１または第２の燃料排出手段に隣接して設けられている。キャリヤ流体排出手段は、第１または第２の燃料排出手段を包囲する環状開口であってもよい。特定の実施の形態において、２つ以上、特に少なくとも２つのキャリヤ流体排出手段が、燃料排出手段に隣接して、特に前記燃料排出手段の互いに反対の側に配置されており、これにより、シールド効果を高めている。

キャリヤ流体排出手段は、例えば、環状であってもよく、燃料排出手段を包囲していてもよいが、スロット状であってもよく、スロット状とは、燃料排出手段に関連して上述したように理解される。

キャリヤ流体排出手段が、第２の燃料排出手段に隣接して、特に第２の燃料排出手段を包囲して配置されており、かつ第１の燃料排出手段には隣接して配置されていない実施の形態、および、キャリヤ流体排出手段が、第１の燃料排出手段に隣接して、特に第１の燃料排出手段を包囲して配置されており、かつ第２の燃料排出手段には隣接して配置されていない実施の形態が、本開示の範囲において考えられる。同様に、キャリヤ流体排出手段が、第２の燃料排出手段に隣接して、特に第２の燃料排出手段を包囲して配置されており、かつ第１の燃料排出手段に隣接して、特に第１の燃料排出手段を包囲して配置されている実施の形態が、本開示の範囲において考えられる。

特定の実施の形態において、上述の燃料インジェクタ装置は、継目を有さない。すなわち、上述の燃料インジェクタ装置は、複数の部品から組み立てられるのではなく、モノリシックなワンピースのエレメントである。

さらに、本開示のさらに別の態様では、燃料インジェクタ装置は、付加製造法、特に選択的レーザ溶融および／または選択的電子ビーム溶融プロセスのうちの一方によって製造される。これは、上述の継目のない、モノリシックなワンピースの燃料インジェクタ装置を得るのに特に適している。

本開示による燃料インジェクタ装置を含む燃焼器、特にガスタービン燃焼器がさらに開示される。

前記種類の燃焼器を含むガスタービンがさらに開示され、特に、ガスタービンは、２段燃焼ガスタービンエンジンであり、さらに特に、燃焼器は、例えば欧州特許第０７１８４７０号明細書に開示されているように、タービンから、部分的に膨張した煙道ガスが供給される後続の燃焼器であり、前記文献のそれぞれの開示は引用したことにより本明細書に組み込まれる。

上に開示された特徴および実施の形態は互いに組み合わされてもよいことが理解される。当業者にとって明白かつ明らかな本開示の範囲および請求の範囲に記載された主体の中でさらに別の実施の形態が考えられることがさらに認められるであろう。

図面の簡単な説明
本開示の主体は、ここで、添付の図面に示された選択された典型的な実施の形態によってさらに詳細に説明される。

本開示による燃料インジェクタ手段を側面図および透視図において示している。 本明細書に開示された燃料インジェクタ手段における流れの概略図である。 上流方向における後縁の図である。 第１および第２の燃料排出手段を含む、後縁の一部のより詳細な図である。 第１および第２の燃料排出手段を備える、本明細書に記載された装置の後縁の図である。 後縁領域の縦断面図である。 燃料排出手段に隣接して配置されたキャリヤ空気排出手段を備える燃料排出手段の典型的な実施の形態を示している。 上述の燃料インジェクタ手段を有する燃焼室を示している。

図面は極めて概略的であり、発明開示目的のために必要ない詳細は理解および説明を容易にするために省略されていることもあることが理解される。図面は、選択された例示的な実施の形態のみを示しており、示されていない実施の形態がさらに、本明細書において請求された主体の範囲に包含され得ることがさらに理解される。

本開示の教示を実施する典型的なモード
本開示による燃料インジェクタ装置の典型的な実施の形態の概略図が、図１に示されている。図の左側部分は側面図を示しているのに対し、図の右側部分は透視図を示している。側面図に見られるように、燃料インジェクタ装置１は、本体を有する。本体は、縦断面図において、概して翼に類似した空力形状を有している。燃料インジェクタ装置は、前縁１１および後縁１２を含み、３で矢印によって示された、前縁から後縁への流れ方向を有する。燃料インジェクタ装置本体は、さらに、第１の面１０１と、第１の面と反対側の第２の面１０２とを有し、前記面はそれぞれ前縁と後縁との間に延びかつ前縁および後縁を含み、前記面は、前縁および後縁において互いに接続している。これらの面は、示された図面において、上面１０１および下面１０２と呼ばれてもよい。図示したように、翼形縦断面の輪郭は、１つの縦断面から、隣接する縦断面へ、燃料インジェクタ装置本体を横切って変化しており、その結果、流れ方向でまたは流れ方向に逆らって、または本体流れ方向３によって与えられる主流れ方向を横切って見たときに波形の後縁１２を生じている。後縁１２は、後縁中間線１３に沿って波形であり、その範囲に沿って、前記中間線から反対方向に逸れている。後縁の湾曲の方向は、その範囲に沿って変化しており、すなわち、左側に湾曲したセクションと、右側に湾曲したセクションとが交互に位置している。したがって、後縁は、その範囲に沿って複数の変曲点１４を有しており、参照のために提供された実施の形態では、変曲点は、後縁中間線１３に位置している。図面には示されていない燃料供給手段は、燃料インジェクタ装置本体内に設けられている。複数の燃料排出手段１５は、変曲点における燃料排出開口の存在を排除することなく、後縁に沿って変曲点の間の位置に設けられており、燃料供給手段と流体連通している。

燃料インジェクタ装置本体１の周囲の流れ状況が、インジェクタ装置本体表面の概略図である図２により詳細に示されている。入射流が前縁１１に対して流れ、５０で示された流れプロフィル（速度分布）を形成する。様々な横断面図１１０において、燃料インジェクタ装置本体の形状は、前縁１１から後縁１２に向かって成長する波の振幅を備える、波形形状を発達させている。したがって、インジェクタ装置本体の面１０１，１０２は、後縁に向かって増大する深さまたは高さをそれぞれ備える、谷部および山部を有する。全体の流れは、谷部を通る個々の流れ５１に分割される。後縁において、流れ方向３を横切って反対向きの速度成分を有する２つの流れがぶつかり、少なくともほぼ後縁の変曲点に回転中心を有する渦５２を形成する。

図３を参照すると、後縁１２を見た図が、流れ方向で、または流れ方向に逆らって示されており、すなわち、上流方向に後縁を見た図で示されている。インジェクタ装置本体の周囲の主流は、図３の左側部分に矢印５４によって示されている。図の左側に示されているように、複数の燃料排出手段１５は、後縁の変曲点１４の間に配置されている。燃料排出手段１５を通って燃料を排出するとき、出てくる燃料ビームは、インジェクタ装置本体の異なる側における流れの合流を部分的にブロックする一方で、燃料排出手段の間で流れが合流し、小規模の渦５３を形成する。これらの渦は、第１の燃料排出手段１５において排出された燃料を迅速かつ効率的に混合する。比較として、右側には、従来公知の、開示された装置においても付加的に存在する状況が示されており、少なくともほぼ後縁変曲点に回転中心を有する大規模な渦５２が出現している。図３の右側に示された例において、燃料を渦５２の中心に排出するために、第２の燃料排出手段１６が変曲点１４の位置において後縁に配置されている。以下に示すように、燃料排出手段の効果および配列は効率的に組み合わされてもよい。

図４を参照すると、１つの実施の形態の一部が示されており、複数の第１の燃料排出手段１５が、波形の後縁１２に設けられている。明らかなように、１つの変曲点のみがこの図に示されているが、第１の燃料排出手段１５は、後縁の複数の変曲点の間に配置されている。第２の燃料排出手段１６は、変曲点に配置されている。燃料排出手段１５および１６は、環状のキャリヤ流体排出手段１９によって包囲されている。さらに、表面の近くで燃料インジェクタ装置本体内に延びる壁近傍冷却チャネルから冷却空気を排出するために機能する後縁冷却空気排出開口２８が、後縁に設けられている。第１の燃料排出手段１５の数は、第２の燃料排出手段１６の数よりも多い。図５に示したように、第２の燃料排出手段１６は後縁１２の各変曲点に設けられてもよいのに対し、複数の第１の燃料排出手段１５は、変曲点の間で後縁に配置されていてもよい。特に、第１の燃料排出手段１５は気体燃料の排出のために構成および配置されてもよいのに対し、第２の燃料排出手段１６は液体燃料の排出のために配置および構成されてもよい。この実施の形態では、上記で図３に関連して説明したように、液体燃料は大規模な渦内へ排出されるのに対し、気体燃料はより小規模の渦内へ排出される。この実施の形態は、気体燃料および液体燃料が燃料インジェクタ手段から選択的にまたは同時に排出される二重燃料用途に特に適していることが明らかである。

図６には、後縁における燃料インジェクタ装置の縦断面図が示されている。燃料インジェクタ装置１内には、下流端部において燃料排出手段１５を形成し、かつ上流端部においては燃料供給手段（図示せず）に接続された第１の燃料排出ダクト１７が形成されている。燃料供給手段に供給された燃料は、複数の燃料排出ダクト１７および対応する燃料排出手段１５を通じて燃料ビーム１８として燃料インジェクタ装置の外部へ排出される。

図７は、第１の燃料排出手段１５の択一的な配列およびジオメトリを示している。燃料排出手段１５は、この実施の形態ではスロットの形式で後縁１２に配置されている。キャリヤ流体排出手段１９は、燃料排出手段の長手方向側のそれぞれに沿ってかつ燃料排出手段の互いに反対の側においてそれぞれの燃料排出手段１５に隣接して配置されている。前記手段から排出されたキャリヤ流体は、燃料排出手段１５において排出された燃料を高温ガスに対してシールドするのに適しており、これにより、燃料の自己点火をさらに遅らせる助けとなり得る。燃料排出手段１５およびキャリヤ流体排出手段１９の様々な典型的な配列が、図７の右側に示されている。

図８は、燃焼室、特に、例えば欧州特許第０７１８４７０号明細書に開示されているような２段燃焼用の燃焼室２における上述のような燃料インジェクタ装置の適用を示している。上流端部２１は、公知の形式において、先行するタービン段の排出流に接続されており、典型的には、後続の燃焼段のための酸化剤として使用されてもよい前記タービンからの依然として酸素リッチの煙道ガスを受け取る。燃焼室２に進入するガスは、典型的には、１０００℃に近い数百℃の温度範囲であり、１０００℃を超えることもある。したがって、この高温ガスと完全に接触させられた燃料は、短い点火遅延時間の後、自発的に点火する。上流のタービンから出てくる、強い乱流の流れを均一化するのに適した流れ調整エレメント２２が、流路に配置されている。燃料インジェクタ装置１は、流路が狭まる燃焼室の位置に配置されている。

上流端部２１において燃焼室２に導入された高温ガスまたは高温酸化剤流は、燃料インジェクタ装置前縁１１上を流れ、波形の後縁１２において上述のような渦を形成する。燃料は、後縁１２において排出され、酸化剤とともに、狭まったセクション２４に形成された燃焼室の混合ゾーン２３へ進入する。後縁１２の下流に形成された渦への燃料の排出により、燃料は高温酸化剤と強く混合される。狭まったまたはボトルネックのセクション２４は流れを加速し、混合ゾーン２３への火炎の逆火を回避する。さらに、狭まったセクション２４により、混合ゾーン２３における燃料／酸化剤混合物の滞留時間が短縮される。これ自体は、混合ゾーン内での燃料の自発的な自己点火を回避するのに適している。本明細書に説明された燃料インジェクタ装置を適用することによって達成される強い燃料／酸化物混合により、燃料および酸化剤は、横断面拡大部２５に到達したときに完全に混合され、燃料／酸化剤混合物が燃焼させられる実際の燃焼ゾーン２６に進入する。

開示の主体は典型的な実施の形態によって説明されているが、これらの実施の形態は、請求された発明の範囲を限定しようとするものではないことが理解される。請求項は、本明細書に明示的に示されていないまたは開示されていない実施の形態をもカバーしており、本開示の教示を実施する典型的なモードにおける開示されたものから逸脱する実施の形態は、依然として請求項によってカバーされる。

１ 燃料インジェクタ装置
２ 燃焼室
３ 流れ方向
１１ 前縁
１２ 後縁
１３ 後縁中間線
１４ 変曲点
１５ 第１の燃料排出手段
１６ 第２の燃料排出手段
１７ 第１の燃料排出ダクト
１８ 燃料ビーム
１９ キャリヤ流体排出手段
２１ 燃焼室上流端部
２２ 流れ調整エレメント
２３ 混合ゾーン
２４ 狭まったセクション
２５ 横断面拡大部
２６ 反応ゾーン
２８ 冷却空気排出開口
５０ 流れプロフィル
５１ 流れ
５２ 大規模な渦
５３ 小規模な渦
５４ 主流
１０１ 第１の面、上面
１０２ 第２の面、下面
１１０ インジェクタ装置本体横断面

Claims (15)

1. 本体を含む燃料インジェクタ装置（１）であって、前記本体は、前縁（１１）および後縁（１２）を含みかつ前記前縁から前記後縁まで流れ方向（３）を規定しており、前記燃料インジェクタ装置の本体は、さらに、第１の面（１０１）と、該第１の面とは反対側の第２の面（１０２）とを含み、前記面のそれぞれは、前記前縁（１１）と前記後縁（１２）との間に延びておりかつ前記前縁（１１）および前記後縁（１２）を含み、前記面は、前記前縁および前記後縁において互いに接続しており、前記後縁（１２）は、流れ方向で見たときに、後縁中間線（１３）に沿って波形であり、かつその範囲に沿って前記中間線から互いに反対方向に逸れており、さらにその範囲に沿って少なくとも１つの変曲点（１４）を含み、
   前記燃料インジェクタ装置は、少なくとも１つの第１の内部燃料供給手段と、該少なくとも１つの第１の内部燃料供給手段を、前記インジェクタ装置の外部へ開口した第１の燃料排出手段（１５）に流体接続する少なくとも１つの第１の燃料排出ダクト（１７）とを含み、該少なくとも１つの第１の燃料排出ダクトは、前記後縁に配置された第１の燃料排出手段において終わっている、燃料インジェクタ装置（１）において、
   前記少なくとも１つの第１の燃料排出手段（１５）は、２つの後縁変曲点（１４）の間において前記後縁（１２）に配置されていることを特徴とする、燃料インジェクタ装置（１）。
2. 複数の少なくとも２つの前記第１の燃料排出手段（１５）が、２つの後縁変曲点（１４）の間において前記後縁（１２）に配置されている、請求項１記載の燃料インジェクタ装置。
3. 前記少なくとも１つの第１の燃料排出手段（１５）は、スロット状であり、特に、前記後縁（１２）の範囲に沿って延びるスロット長手方向範囲を有する、請求項１または２記載の燃料インジェクタ装置。
4. 少なくとも１つの第２の内部燃料供給手段と、該第２の内部燃料供給手段を、前記後縁に設けられかつ前記燃料インジェクタ装置の外部へ開口した少なくとも１つの第２の燃料排出手段（１６）に流体接続する少なくとも１つの第２の燃料排出ダクトを備える、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ装置。
5. 前記第１の燃料排出手段（１５）の数は、前記第２の燃料排出手段（１６）の数よりも多い、請求項４記載の燃料インジェクタ装置。
6. １つの前記第２の燃料排出手段（１６）および／または複数の前記第２の燃料排出手段は、前記後縁（１２）の変曲点（１４）に配置されている、請求項４または５記載の燃料インジェクタ装置。
7. 前記少なくとも１つの第１の燃料排出手段（１５）は、気体燃料を排出するように配置および構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ装置。
8. 前記少なくとも１つの第２の燃料排出手段（１６）は、液体燃料を排出するように配置および構成されており、特に、液体燃料ノズルである、請求項４から７までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ装置。
9. 少なくとも１つの内部キャリヤ流体供給手段と、該キャリヤ流体供給手段を、前記インジェクタ装置の外部へ開口した少なくとも１つのキャリヤ流体排出手段（１９）に流体接続する少なくとも１つのキャリヤ流体排出ダクトとを備え、前記少なくとも１つのキャリヤ流体排出手段（１９）は、燃料排出手段（１５，１６）に隣接して設けられており、特に、該燃料排出手段を包囲している、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ装置。
10. 少なくとも２つの前記キャリヤ流体排出手段（１９）が、前記燃料排出手段（１５，１６）に隣接して、特に、該燃料排出手段の互いに反対側に配置されている、請求項９記載の燃料インジェクタ装置。
11. 前記少なくとも１つのキャリヤ流体排出手段はスロット状である、請求項９または１０記載の燃料排出手段。
12. 前記燃料インジェクタ装置（１）は継目を有さない、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ装置。
13. 付加製造法、特に、選択的レーザ溶融プロセスおよび／または選択的電子ビーム溶融プロセスのうちの一方によって製造される、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ装置。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ装置（１）を含む、燃焼器（２）、特にガスタービン燃焼器。
15. 特に、前記ガスタービンは、２段燃焼ガスタービンエンジンであり、さらに特に、前記燃焼器は、タービンから、部分的に膨張した煙道ガスが供給される後続の燃焼器（２）である、請求項１４記載の燃焼器を含むガスタービン。

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