JP2019513965A - パネル燃料インジェクタを有する燃焼システム - Google Patents
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Abstract
Description
[実施態様1]
環状燃焼システム(36)であって
前記環状燃焼システム(36)の中心線を取り囲む環状部を間に画定する、内側ライナ(300)、および前記内側ライナ(300)の半径方向外側に配置された外側ライナ(400)であって、前記環状部が、その上流端に複数の主燃焼領域(48)と、前記主燃焼領域(48)の下流に複数の二次燃焼領域(56)とを含む、内側ライナ(300)および外側ライナ(400)と、
少なくとも1つの燃料ノズル(100)が燃焼可能な混合物を複数の主燃焼領域(48)のそれぞれの主燃焼領域(48)内に吐出する、複数の燃料ノズル(100)と、
各パネル燃料インジェクタ(200)が隣接した燃料ノズル(100)の間に配置され、軸方向下流に延在して、隣接した主燃焼領域(48)を分離し、燃焼可能な混合物を少なくとも1つの二次燃焼領域(56)内に吐出する、複数のパネル燃料インジェクタ(200)と
を備える環状燃焼システム(36)。
[実施態様2]
前記内側ライナ(300)および前記外側ライナ(400)がセグメント化されている、実施態様1に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様3]
前記複数の燃料ノズル(100)の各燃料ノズル(100)が、前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の隣接したパネル燃料インジェクタ(200)の間を周方向に延在する収束管燃料ノズル(100)であり、各収束管燃料ノズル(100)が、
前方プレート(106)と、
後方プレート(108)と、
前記前方プレート(106)と前記後方プレート(108)との間を軸方向に延在する外側シュラウド(110)と、
前記外側シュラウド(110)内に画定された燃料プレナム(112)と、
前記前方プレート(106)、前記燃料プレナム(112)、および前記後方プレート(108)を通って延在する複数の予混合管(114)と
を備える、実施態様1に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様4]
各燃料ノズル(100)が、前記内側ライナ(300)と前記外側ライナ(400)との間を半径方向に延在する、実施態様3に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様5]
各パネル燃料インジェクタ(200)が、前記内側ライナ(300)と前記外側ライナ(400)との間を半径方向に延在する、実施態様1に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様6]
前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の各パネル燃料インジェクタ(200)が、
第1の側の壁(204)と、
前記第1の側の壁(204)に向かい合った第2の側の壁(206)と、
前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(206)とを接続する後方端(210)と
を備え、
前記第1の側の壁(204)、前記第2の側の壁(206)、および前記後方端(210)がそれらの間に予混合空気プレナム(224)および燃料プレナム(112)を画定し、
複数の予混合チャネル(230)(232)が、前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(206)との間に配置され、前記複数の予混合チャネル(230)(232)の各予混合チャネルが、前記予混合空気プレナム(224)および前記燃料プレナム(112)と流体連通し、前記第1の側の壁(204)および前記第2の側の壁(206)のうちの1つに形成された噴射開口(234)(236)を有する、実施態様1に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様7]
前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記複数の予混合チャネル(230)(232)が第1の側の予混合チャネル(230)を備え、前記第1の側の予混合チャネル(230)の前記噴射開口(234)が、前記それぞれのパネル燃料インジェクタ(200)の前記第1の側の壁(204)を貫通するように画定される、実施態様6に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様8]
前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記複数の予混合チャネル(230)(232)が第2の側の予混合チャネル(232)をさらに備え、前記第2の側の予混合チャネル(232)の前記噴射開口(236)が、前記それぞれのパネル燃料インジェクタ(200)の前記第2の側の壁(206)を貫通するように画定される、実施態様7に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様9]
各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記燃焼システムの下流に配置された対応するタービンノズル(54)から一様な距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と対応するタービンノズル(54)との間に一様な軸方向間隙を画定し、前記二次燃焼領域(56)が前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)によって妨げられていない、実施態様6に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様10]
前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)が、第1の組(200a)と第2の組(200b)とを含み、前記第1の組(200a)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記環状燃焼システム(36)の下流に配置された対応するタービンノズル(54)から第1の距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、前記第1の組の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と前記対応するタービンノズル(54)との間に第1の軸方向間隙(50a)を画定し、前記第2の組(200b)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記燃焼システムの下流に配置された対応するタービンノズル(54)から第2の距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、前記第2の組(200b)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と前記対応するタービンノズル(54)との間に第2の軸方向間隙(50b)を画定し、前記第2の軸方向間隙(50b)が前記第1の軸方向間隙(50a)より狭く、前記二次燃焼領域(56)が、パネル燃料インジェクタ(200)の前記第2の組(200b)によって分離され、その結果、二次燃焼領域(56)の数が主燃焼領域(48)の数よりも少ない、実施態様6に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様11]
各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記環状燃焼システム(36)の下流に配置された対応するタービンノズル(54)から一様な距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と前記対応するタービンノズル(54)との間に軸方向間隙(50)を画定し、前記パネル燃料インジェクタ(200)が、前記軸方向間隙の上流の隣接した二次燃焼領域(56)を分離するような寸法であり、その結果、二次燃焼領域(56)の数が主燃焼領域(48)の数に等しい、実施態様6に記載の環状燃焼システム(36)。
[実施態様12]
その軸方向中心線のまわりに環状列で配置された複数のパネル燃料インジェクタ(200)を備える燃焼システム(36)であって、パネル燃料インジェクタ(200)の隣接した各対が、燃料ノズル(100)によって周方向に分離され、
パネル燃料インジェクタ(200)の隣接した各対が、
第1の側の壁(204)と、複数の第2の側の噴射出口(236)を画定する第2の側の壁(206)と、前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(206)との間に画定された複数の第2の側の予混合チャネル(232)とを含む第1のパネル燃料インジェクタ(200)であって、それぞれの第2の側の予混合チャネル(232)が、それぞれの第2の側の噴射出口(236)と流体連通しており、前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(236)とが、前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の後方端で相互接続され、前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端が第1の静止ノズル(54)の前縁(52)に近接して配置された、第1のパネル燃料インジェクタ(200)と、
第1の側の壁(206)と、複数の第1の側の噴射出口(234)を画定する第2の側の壁(204)と、前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(206)との間に画定された複数の第1の側の予混合チャネル(230)とを含む第2のパネル燃料インジェクタ(200)であって、それぞれの第1の側の予混合チャネル(230)が、それぞれの第1の側の噴射出口(234)と流体連通しており、前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(206)とが、前記第2のパネル燃料インジェクタ(200)の後方端で相互接続され、前記第2のパネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端が第2の静止ノズル(54)の前縁(52)に近接して配置された、第2のパネル燃料インジェクタ(200)と
を含む、燃焼システム(36)。
[実施態様13]
前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端が、前記第1の静止ノズル(54)の前記前縁(52)のまわりで少なくとも部分的に遮蔽体となり、前記第2のパネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端が、前記第2の静止ノズル(54)の前記前縁(52)のまわりで少なくとも部分的に遮蔽体となる、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
[実施態様14]
前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記第1の側の壁(204)および前記第2の側の壁(206)のうちの少なくとも1つが、前記前縁(52)を通り越して、前記第1の静止ノズル(54)の後縁の方へ軸方向に延在する、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
[実施態様15]
前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)および前記第2のパネル燃料インジェクタ(200)の少なくとも1つが、火炎伝播口(270)を画定する、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
[実施態様16]
前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記第1の側の壁(204)および前記第2の側の壁(206)のうちの少なくとも1つの壁厚さ(T)が、前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の長手方向の長さおよび半径方向のスパンのうちの少なくとも1つに沿って変わる、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
[実施態様17]
前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記第1の側の壁(204)および前記第2の側の壁(206)のうちの少なくとも1つの噴射パネルの全体厚さ(PT)が、第1のパネル燃料インジェクタ(200)の長手方向の長さおよび半径方向のスパンのうちの少なくとも1つに沿って変わる、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
[実施態様18]
前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記第2の側の壁(206)と、前記第2のパネル燃料インジェクタ(200)の前記第1の側の壁(204)とが、前記燃料ノズル(100)の下流に、かつ、前記複数の第2の側の噴射出口(236)および前記複数の第1の側の噴射出口(234)の上流に主燃焼領域(48)を少なくとも部分的に画定する、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
[実施態様19]
外側ライナ(400)から半径方向に間隔を置いて配置された内側ライナ(300)をさらに備え、前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)、前記燃料ノズル(100)、および前記第2のパネル燃料インジェクタ(200)が、前記内側ライナ(300)と前記外側ライナ(400)との間を半径方向に延在し、前記内側ライナ(300)および前記外側ライナ(400)がそれらの間に半径方向の流れ境界を画定する、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
[実施態様20]
前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記複数の第2の側の噴射出口(236)の前記第2の側の噴射出口(236)が、前記第2の側の壁(206)に沿って半径方向に間隔を置いて配置され、前記複数の第2の側の噴射出口(236)が、前記第1のパネル燃料インジェクタ(200)の前記第2の側の壁(206)と前記第2のパネル燃料インジェクタ(200)の前記第1の側の壁(204)との間に画定された主燃焼領域(48)の下流に半径方向の噴射平面(60)を画定する、実施態様12に記載の燃焼システム(36)。
12 入口セクション
14 圧縮機
16 燃焼セクション
18 タービン
20 排気セクション
22 シャフト
24 空気
26 圧縮空気
28 燃料
30 燃焼ガス
32 外側ケーシング
34 高圧プレナム
36 セグメント化された環状燃焼システム
38 軸方向中心線−燃焼システム
40 シール
42 シール
44 燃焼器セグメント
46 エンドカバー
48 主燃焼室/領域
50 軸方向間隙
52 前縁
54 静止ノズル
56 二次燃焼室/領域
58 第1の側の噴射平面
60 第2の側の噴射平面
62 第1の軸方向距離−第1の側の噴射平面
64 第2の軸方向距離−第2の側の噴射平面
66 圧力側の壁
68 負圧側の壁
100 収束管燃料ノズル
102 流体導管
104 ハウジング本体
106 前方/上流プレート/フェイス
108 後方/下流プレート/フェイス
110 外壁/シュラウド
112 収束管燃料プレナム
114 管
116 入口−管
118 出口−管
120 予混合通路
122 燃料ポート
124 内管
126 カートリッジ/空気通路
200 パネル燃料インジェクタ
200(a) 第1のパネル燃料インジェクタ
200(b) 第2のパネル燃料インジェクタ
202 流体導管
204 第1の側の壁
206 第2の側の壁
208 前方壁/上流端部
210 下流端/後方端
212 底/半径方向内側壁
214 頂/半径方向外側壁
216 外側/高温側表面
218 内側/低温側表面
220 外側/高温側表面
222 内側/低温側表面
224 予混合空気プレナム/ポケット
226 燃料分配プレナム
228 流体導管/継手
230 第1の側の予混合チャネル
232 第2の側の予混合チャネル
234 第1の側の噴射開口
236 第2の側の噴射開口
238 空気入口−第1の側の予混合チャネル
240 燃料ポート−第1の側の予混合チャネル
242 空気入口−第2の側の予混合チャネル
244 燃料ポート−第2の側の予混合チャネル
246 冷却空気空洞
248 ポート
250 ポート
252 冷却空気プレナム
254 後方壁
256 冷却孔
258 第1の側のマイクロ冷却チャネル
260 入口−第1の側のマイクロ冷却チャネル
262 出口−第1の側のマイクロ冷却チャネル
264 第2の側のマイクロ冷却チャネル
266 入口−第2の側のマイクロ冷却チャネル
268 出口−第2の側のマイクロ冷却チャネル
270 火炎伝播口
272 パージ空気孔
273 空気供給孔
274 インピンジメント空気インサート
276 インピンジメント空気インサート
278 インピンジメント/冷却孔
280 インピンジメント/冷却孔
T 壁厚さ
PT パネル厚さ
300 内側ライナ
302 内側バンド
304 外側バンド
306 壁
308 流れ環状部
310 入口−流れ環状部
312 開口
313 低温側表面−内側ライナ−内側バンド
314 主開口
316 二次開口
318 外側/高温側表面−内側ライナ−内側バンド
320 入口孔
322 マイクロチャネル冷却通路
324 出口孔
325 側壁
326 回収チャネル
328 ダクト
400 外側ライナ
402 内側バンド
404 外側バンド
406 壁
408 流れ環状部
410 入口−流れ環状部
412 開口
413 低温側表面−外側ライナ−内側バンド
414 主開口
416 二次開口
418 内側/高温側表面−外側ライナ−内側バンド
420 入口孔
422 マイクロチャネル冷却通路
424 出口孔
425 側壁
426 回収チャネル
428 ダクト
Claims (11)
- 環状燃焼システム(36)であって
前記環状燃焼システム(36)の中心線を取り囲む環状部を間に画定する、内側ライナ(300)、および前記内側ライナ(300)の半径方向外側に配置された外側ライナ(400)であって、前記環状部が、その上流端に複数の主燃焼領域(48)と、前記主燃焼領域(48)の下流に複数の二次燃焼領域(56)とを含む、内側ライナ(300)および外側ライナ(400)と、
少なくとも1つの燃料ノズル(100)が燃焼可能な混合物を複数の主燃焼領域(48)のそれぞれの主燃焼領域(48)内に吐出する、複数の燃料ノズル(100)と、
各パネル燃料インジェクタ(200)が隣接した燃料ノズル(100)の間に配置され、軸方向下流に延在して、隣接した主燃焼領域(48)を分離し、燃焼可能な混合物を少なくとも1つの二次燃焼領域(56)内に吐出する、複数のパネル燃料インジェクタ(200)と
を備える環状燃焼システム(36)。 - 前記内側ライナ(300)および前記外側ライナ(400)が周方向にセグメント化されている、請求項1記載の環状燃焼システム(36)。
- 前記複数の燃料ノズル(100)の各燃料ノズル(100)が、前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の隣接したパネル燃料インジェクタ(200)の間を周方向に延在する収束管燃料ノズル(100)であり、各収束管燃料ノズル(100)が、
前方プレート(106)と、
後方プレート(108)と、
前記前方プレート(106)と前記後方プレート(108)との間を軸方向に延在する外側シュラウド(110)と、
前記外側シュラウド(110)内に画定された燃料プレナム(112)と、
前記前方プレート(106)、前記燃料プレナム(112)、および前記後方プレート(108)を通って延在する複数の予混合管(114)と
を備える、請求項1記載の環状燃焼システム(36)。 - 各燃料ノズル(100)が、前記内側ライナ(300)と前記外側ライナ(400)との間を半径方向に延在する、請求項3記載の環状燃焼システム(36)。
- 各パネル燃料インジェクタ(200)が、前記内側ライナ(300)と前記外側ライナ(400)との間を半径方向に延在する、請求項1記載の環状燃焼システム(36)。
- 前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の各パネル燃料インジェクタ(200)が、
第1の側の壁(204)と、
前記第1の側の壁(204)に向かい合った第2の側の壁(206)と、
前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(206)とを接続する後方端(210)と
を備え、
前記第1の側の壁(204)、前記第2の側の壁(206)、および前記後方端(210)がそれらの間に予混合空気プレナム(224)および燃料プレナム(112)を画定し、
複数の予混合チャネル(230)(232)が、前記第1の側の壁(204)と前記第2の側の壁(206)との間に配置され、前記複数の予混合チャネル(230)(232)の各予混合チャネルが、前記予混合空気プレナム(224)および前記燃料プレナム(112)と流体連通し、前記第1の側の壁(204)および前記第2の側の壁(206)のうちの1つに形成された噴射開口(234)(236)を有する、請求項1記載の環状燃焼システム(36)。 - 前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記複数の予混合チャネル(230)(232)が第1の側の予混合チャネル(230)を備え、前記第1の側の予混合チャネル(230)の前記噴射開口(234)が、前記それぞれのパネル燃料インジェクタ(200)の前記第1の側の壁(204)を貫通するように画定される、請求項6記載の環状燃焼システム(36)。
- 前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記複数の予混合チャネル(230)(232)が第2の側の予混合チャネル(232)をさらに備え、前記第2の側の予混合チャネル(232)の前記噴射開口(236)が、前記それぞれのパネル燃料インジェクタ(200)の前記第2の側の壁(206)を貫通するように画定される、請求項7記載の環状燃焼システム(36)。
- 各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記燃焼システムの下流に配置された対応するタービンノズル(54)から一様な距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と対応するタービンノズル(54)との間に一様な軸方向間隙を画定し、前記二次燃焼領域(56)が前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)によって妨げられていない、請求項6記載の環状燃焼システム(36)。
- 前記複数のパネル燃料インジェクタ(200)が、第1の組(200a)と第2の組(200b)とを含み、前記第1の組(200a)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記環状燃焼システム(36)の下流に配置された対応するタービンノズル(54)から第1の距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、前記第1の組の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と前記対応するタービンノズル(54)との間に第1の軸方向間隙(50a)を画定し、前記第2の組(200b)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記燃焼システムの下流に配置された対応するタービンノズル(54)から第2の距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、前記第2の組(200b)の各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と前記対応するタービンノズル(54)との間に第2の軸方向間隙(50b)を画定し、前記第2の軸方向間隙(50b)が前記第1の軸方向間隙(50a)より狭く、前記二次燃焼領域(56)が、パネル燃料インジェクタ(200)の前記第2の組(200b)によって分離され、その結果、二次燃焼領域(56)の数が主燃焼領域(48)の数よりも少ない、請求項6記載の環状燃焼システム(36)。
- 各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)が、前記環状燃焼システム(36)の下流に配置された対応するタービンノズル(54)から一様な距離で軸方向に間隔を置いて配置され、以て、各パネル燃料インジェクタ(200)の前記後方端(210)と前記対応するタービンノズル(54)との間に軸方向間隙(50)を画定し、前記パネル燃料インジェクタ(200)が、前記軸方向間隙の上流の隣接した二次燃焼領域(56)を分離するような寸法であり、その結果、二次燃焼領域(56)の数が主燃焼領域(48)の数に等しい、請求項6記載の環状燃焼システム(36)。
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