JP6200994B2 - 熱結合した燃料マニホールド - Google Patents

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Description

本発明は一般的に流体マニホールドに関し、より詳細には、ガスタービンエンジンの燃料マニホールドに関する。
ガスタービンエンジンは、ターボ機械コアを含み、ターボ機械コアは、直列流体関係にある、高圧圧縮機、燃焼器、および高圧タービンを備える。コアは、既知の方法で、一次ガス流を生成するように動作可能である。コアは、エンジンの構成に応じて、ファンおよび低圧タービンと組み合わせられて推進力を発生するか、作業タービン(work turbine)と組み合わせられて機械的エネルギーを引き出し、駆動軸またはプロペラを回転させることができる。
従来のガスタービンエンジンでは、燃料が、燃料ノズルの配列を通じて燃焼器に取り入れられる。燃料ノズルは、燃焼器を取り囲み、燃焼器ケースに取り付けられている環状外部マニホールドに接続されている。運転中は、加圧燃料がマニホールドに供給される。次いで、マニホールドは、個々の供給ラインを通じて、個々の燃料ノズルに加圧燃料を分配する。一般に、このようなマニホールドは、様々な管および継手で製造されており、ブラケットおよび他の取付金具で燃焼器に固定されている。
航空機エンジンの燃料マニホールドは、苛酷な環境に置かれており、燃焼器ケースの比較的近くに配置されている。燃焼器ケースは、エンジンが温まるにつれて大きくなるが、マニホールド内の燃料の温度は、比較的低温のままである。このような温度差は、様々な部品が有する材料の異なる伸び率と合わせて、マニホールドへの熱負荷を作り出す。従来のマニホールドでは、取り付け位置同士の間の長さ(すなわち、ノズルとノズルの距離)が固定されており、柔軟性を向上させ得るパイプの長さを制限している。
また、異なるエンジン運転条件(例えば、パイロット回路および主回路)中に用いられる、2以上の燃料回路を含む「多段」燃料供給システムが提供されることも知られている。従来の燃料マニホールドでは、回路または段の各々が、別個の管および連結部を必要としており、それによって重量、複雑さ、および部品の数が増える。さらに、マニホールド内部および他の管内部の燃料流路は、特定の回路内で燃料が流れていない間の、好ましくないカーボン堆積(「コーキング」)にさらされることになる。
したがって、熱による膨張に適応し、コーキングを避けるために段階的な燃料流量を提供する燃料マニホールドが、依然として必要である。
国際公開第第2013/188723号
本発明は、このような必要性に対処するものであり、熱結合された2以上の回路を備える流体マニホールド装置を提供する。
本発明の一態様によると、燃料マニホールド装置は、複数のマニホールド管で相互に接続されている環状配列の複数の燃料ノズルを含み、マニホールド管の各々が、その内部に一体的に形成されている少なくとも2つの燃料流路を含み、燃料流路が燃料流路同士の間の伝導伝熱のために構成されている。
本発明の別の態様によると、マニホールド管の各々は、積層造形プロセス用いて形成されているモノリシック部品である。
本発明の別の態様によると、マニホールド管の各々は、パイロット一次燃料流路と、パイロット二次燃料流路と、主燃料流路とを含む。
本発明の別の態様によると、燃料ノズルの各々は、パイロット一次燃料流路と流体連通状態に接続されたパイロット一次燃料回路およびパイロット一次燃料ノズルと、パイロット二次燃料流路と流体連通状態に接続されたパイロット二次燃料回路およびパイロット二次燃料ノズルと、主燃料流路と流体連通状態に接続された主燃料回路および主燃料リングとを含む。
本発明の別の態様によると、本装置は、様々な流量で液体燃料の流れを供給するように動作可能な燃料システムと、燃料システムとパイロット一次燃料流路との間に接続されたパイロット一次燃料導管と、燃料システムとパイロット二次燃料流路との間に接続されたパイロット二次燃料導管と、燃料システムと主燃料流路との間に接続された主燃料導管とをさらに含む。
本発明の別の態様によると、主燃料流路がマニホールド管の断面の中心に配置されており、パイロット一次燃料流路が円弧状で主燃料流路と同心円状に配置されており、パイロット二次燃料流路が円弧状で主燃料流路と同心円状に配置されている。
本発明の別の態様によると、マニホールド管の各々は、第1端および第2端に配置された端フランジを備える管部を含む。
本発明の別の態様によると、燃料ノズルの各々は、継手フランジを含む弁ハウジングと接続されており、継手フランジの各々は、マニホールド管のうち、隣接する2つの端フランジに接続されている。
本発明の別の態様によると、弁ハウジングの各々は、継手フランジと、継手フランジに垂直に配置された取付フランジと、継手フランジと取付フランジとの間に配置された少なくとも1つのローブを含む。
本発明の別の態様によると、少なくとも1つのローブが、その内部に配置されたスプリッタ弁を含む。
本発明の別の態様によると、弁ハウジングは、積層造形プロセスを用いて形成されているモノリシック部品である。
本発明の別の態様によると、マニホールド管の各々は、燃料ノズルを1つおきに接続する。
本発明の別の態様によると、マニホールドは、マニホールド管の第1および第2リングとして構成されており、第1リングは燃料ノズルの第1グループを相互に接続し、第2リングは燃料ノズルの第2グループを相互に接続している。第1グループの燃料ノズルは第2グループの燃料ノズルと互い違いになっている。
本発明の別の態様によると、第1リングのマニホールド管は、第2リングのマニホールド管と組み合わせられている。
本発明の別の態様によると、回転機械は、コア流を生成するように動作可能であり、直列流体連通状態に配置された圧縮機、燃焼器、およびタービンと、燃焼器と連通しており、環状配列され、複数のマニホールド管で相互に接続された複数の燃料ノズルを含む燃料マニホールドとを含み、マニホールド管の各々は、その内部に一体的に形成されている少なくとも2つの燃料流路を含み、燃料流路は燃料流路間の伝導伝熱のために構成されている。
本発明の別の態様によると、回転機械は、コア流からエネルギーを取り出し、ファンを駆動させるように配置された第2タービンをさらに含む。
本発明の別の態様によると、燃料マニホールドを組み立てる方法は、燃焼器と連通している複数の燃料ノズルの環状配列を配置することと、複数のマニホールド管を用いて燃料ノズルを相互に接続することとを含み、マニホールド管の各々は、その内部に一体的に形成されている少なくとも2つの燃料流路を含み、燃料流路は燃料流路間に伝導伝熱のために構成されている。
本発明の別の態様によると、マニホールド管の各々は、パイロット一次燃料流路と、パイロット二次燃料流路と、主燃料流路とを含み、燃料ノズルの各々は、パイロット一次燃料ノズルと連通しているパイロット一次燃料回路と、パイロット二次燃料ノズルと接続しているパイロット二次燃料回路と、主燃料リングと接続している主燃料回路とを含み、燃料マニホールドを組み立てる方法は、燃料ノズルの燃料回路をマニホールド管の各燃料流路と流体連通状態に接続することをさらに含む。
本発明の別の態様によると、燃料ノズルの各々は、継手フランジを含む弁ハウジングと接続されており、燃料マニホールドを組み立てる方法は、マニホールド管のうち、隣接する2つの端フランジに各継手フランジを接続することをさらに含む。
本発明の別の態様によると、マニホールド管の各々は、積層造形プロセス用いて形成されているモノリシック部品である。
本発明は、添付の図面と共に以下の説明を参照することによって、最もよく理解され得る。
本発明の一態様に従って製造された、流体マニホールドを組み込んでいるガスタービンエンジンの概略片側断面図である。 マニホールドの一部の概略背面図である。 燃料ノズルおよび弁ハウジングの側面図である。 本発明の態様に従って製造された、マニホールドのマニホールド管の1つの斜視図である。 マニホールドの弁ハウジングを示す平面図である。
参照する図においては、異なる図面で同一の番号が、同じ要素を示す。図1は、例示的なガスタービンエンジン10を示す。ガスタービンエンジン10は、「低圧システム」と総称される、直列流体連通状態に、ファン12と、任意選択的な低圧圧縮機または「ブースタ」14と、低圧タービン(「LPT」)16とを備えており、また、直列流体接続で配置されている、「ガスジェネレータ」、「コア」、または「高圧システム」と総称される、高圧圧縮機(「HPC」)18と、燃焼器20と、高圧タービン(「HPT」)22とを備える。HPT22は、シャフトなどの機械的接続を通じて、HPC18を駆動する。LPT16は、シャフトなどの機械的接続を通じて、ファン12およびブースタ14(備わっている場合)を駆動する。高圧システムは、既知の方法で一次流またはコア流を生成するように動作可能である。低圧システムは、コア流からエネルギーを取り出し、ファン流またはバイパス流を生成するように動作可能である。図示されたエンジン10は高バイパスターボファンエンジンであるが、本明細書で説明される原則は、ターボプロップエンジン、ターボジェットエンジン、およびターボシャフトエンジンに同様に適用可能であり、また、他の車両、または定置用途で用いられるタービンエンジンにも適用可能である。
燃焼器20は、燃焼器20を取り囲む燃料マニホールド26に接続された燃料ノズル24の放射状配列を含む。図2が示すように、一般的に、燃料マニホールド26は、複数の弁ハウジング28を含む。弁ハウジング28の各々は、燃料ノズル24の1つと接続されており、対応する燃料ノズル24と一体になっていてもよい。弁ハウジング28は、燃焼器ケーシング30に環状配列で取り付けられる。弁ハウジング28(したがって燃料ノズル24)は、複数のマニホールド管32で相互に接続されている。
図示された例では(図3および図5を参照)、弁ハウジング28の各々は、取付フランジ34を燃焼器ケーシング30に固定するために形成されているボルト穴36の型を有する取付フランジ34と、取付フランジ34に垂直に向けられている継手フランジ38と、取付フランジ34および継手フランジ38を接続する1以上のローブ40とを含む。
燃料ノズル24(図3参照)の各々は、取付フランジ34から径方向内側に延び、内端部のノズル先端44で終端するステム42を含む。ノズル先端44は、パイロット一次ノズル50およびパイロット二次ノズル52を備えるパイロット燃料噴射装置48を含む。ノズル先端44は、外面に主燃料オリフィス56を配列した環状の主燃料リング54をさらに含む。
弁ハウジング28および燃料ノズル24は、内部に2以上の燃料回路を組み込んでもよい。図3では、回路の各々が一本の破線で概略的に図示されている。これらの線の各々は、1以上の別個のパイプもしくは管、または、弁ハウジング28および/または燃料ノズル24と一体に形成されている1以上の内部燃料流路を示し得るものと理解される。
パイロット一次燃料回路58は、継手フランジ38に形成されているパイロット一次燃料口60から、ステム42を通って、パイロット一次ノズル50に延びている。
パイロット二次燃料回路62は、継手フランジ38に形成されているパイロット二次燃料口64から、ローブ40の1つに配置されているパイロット二次スプリッタ弁66に延び、ステム42を通って、パイロット二次ノズル52に延びている。パイロット二次スプリッタ弁66は、燃料ノズル24に向かう流れを許容するが、反対方向の流れを遮るように動作可能であり、例えば、圧力作動弁であってもよい。
主燃料回路68は、継手フランジ38に形成されている主燃料口70から、ローブ40の1つに配置されている主スプリッタ弁72に延び、ステム42を通って、主燃料リング54に延びている。主スプリッタ弁72は、燃料ノズル24に向かう流れを許容するが、反対方向の流れを遮るように動作可能であり、例えば、圧力作動弁であってもよい。
図4は、マニホールド管32の1つを示す。マニホールド管32は、第1端76および第2端78を有する管部74を含む。この管部74は、各端部に配置された端フランジ80を備える。端フランジ80の各々は、継手フランジ38のボルト穴に合うように形成されているボルト穴82の型を有する。管部74は、特定の用途に合わせて形成されている1以上の湾曲部を有してもよい。
マニホールド管32は、複数の内部流路を含む。流路の各々は、第1端76から第2端78に通じる。図示された例では、マニホールド管32は、中央に配置された、円形断面の主燃料流路84を含む。円弧状のパイロット二次燃料流路86は、主燃料流路84と同心円状に配置される。円弧状のパイロット一次燃料流路88も、主燃料流路84と同心円状に配置される。パイロット燃料流路86、88の断面領域は、この領域を通る相対燃料流量に比例してサイズが定められる。図示された例では、パイロット二次燃料流路86が円の約3/4に拡がっているのに対して、パイロット一次燃料流路88は、円の約1/4よりも小さく拡がっている。図示された例では、パイロット二次燃料流路86の断面形状が、機械的な支持を提供する小型の放射状支柱87を組み込む。これは、単一の連続リブの形状、または、マニホールド管32の長手方向にショートピンもしくはリブを配列した形状を取り得る。断面パターンは、マニホールド管32を通って角柱状に延びてもよく、渦巻状または螺旋状の経路に沿って伸びてもよい。
この構成では、パイロット燃料流路86、88が、主燃料流路84に熱結合されている。より具体的には、パイロット燃料流路86、88が、単一の壁の厚さで主燃料流路84と隔てられている。この厚さにより、主燃料流路84からパイロット燃料流路86、88への伝導伝熱が、容易に可能となっている。これは、燃料が流れていない条件下での、主燃料流路84における燃料のコーキングを低減または防止するのに効果的だろう。
図2に見られるように、弁ハウジング28は、燃焼器ケーシング30の周囲に環状に配置されている(図2では完全な円形の一部のみが示されている)。弁ハウジング28は、複数のマニホールド管32によって相互に接続されている。
図5が示すように、継手フランジ38の各々は、例えば図示されたボルト90などの留め具を用いて、2つの隣接するマニホールド管32の端フランジ80の間に留められる。マニホールド管32の燃料流路の各々は、継手フランジ38の対応する穴と対になる。このように接続されている連続液体流路は、マニホールド管32の流路84、86、88のために規定される。
図示された例では(図2参照)、燃料マニホールド26が、2つのリング92および94を含む。各リング92、94の内部で、マニホールド管32の各々は、介在する弁ハウジング28によって隔てられた2つの弁ハウジング28を接続している。換言すると、弁ハウジング28は1つおきに(したがって燃料ノズル24は1つおきに)各リング92、94のためのマニホールド管32で接続されている。この構成は、マニホールド管32の長さを隣接する弁ハウジング28間の距離に左右されないものにする。マニホールド管32の各々は、より長い距離延びることもでき、例えば2つおき、または3つおきの弁ハウジング28を接続することができる。図2では、「A」と記されている弁ハウジング28の半分が第1リング92に属し、「B」と記されている弁ハウジング28の残り半分が第2リング94に属している。第1リング92および第2リング94は、互いに組み合わせられている、すなわち絡み合わせられており、マニホールド管32は、この構成を容易にするように形作られている。
燃料マニホールド26は、既知のタイプの燃料システム96に接続されており、運転上の必要に応じて異なる流量で、液体燃料の流れを提供するように動作可能である。燃料システム96は、パイロット一次燃料導管100に接続されているパイロット一次制御弁98に燃料を供給し、次にパイロット一次燃料流路88に燃料を供給して、最終的にパイロット一次回路58に燃料を供給する。燃料システム96は、パイロット二次燃料導管104と接続されているパイロット二次燃料制御弁102にも燃料を供給し、次にパイロット二次燃料流路88に燃料を供給して、最終的にパイロット二次燃料回路62に燃料を供給する。燃料システム96は、主燃料導管108と接続されている主燃料制御弁106にも燃料を供給し、次に主燃料流路84に燃料を供給して、最終的に主燃料回路68に燃料を供給する。
リング92、94の各々は、1以上の送油管110を備える。送油管110の各々は、1つのマニホールド管32と接続されていてもよく、燃料システム96から燃料マニホールド26内に流れ込む燃料流量のための接続点として機能する。
燃料マニホールド26およびこれを構成する部品は、従来の慣習に合致する、鉄基合金またはニッケル基合金などの、適切な金属合金で作られ得る。
燃料マニホールド26またはこの個々の部品のすべてまたは一部は、単体部品、一体化された部品、またはモノリシック部品であってもよく、レイヤーバイレイヤー構造、すなわち積層造形技術を含む(従来の機械加工での材料除去とは対照的な)製造プロセスを用いて製造されていてもよい。このような製造プロセスは、「ラピッドマニュファクチャリングプロセス」および/または「積層造形プロセス」と呼ばれ得る。本明細書において「積層造形プロセス」は、一般にこのようなプロセスを指す用語として用いられる。積層造形プロセスの例には、直接金属レーザ焼結(DMLS)と、直接金属レーザ溶融(DMLM)と、レーザネットシェイプ製造(LNSM)と、電子ビーム焼結と、選択的レーザ焼結(SLA)と、インクジェットおよびレーザジェットなどによる3Dプリントと、光造形法(SLS)と、電子ビーム溶融(EBM)と、レーザ加工ネットシェイピング(LENS)と、直接金属堆積(DMD)が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書で説明される燃料マニホールド26は、従来のデザインに対していくつかの利点を有する。燃料マニホールド26は、燃料多段化の量を増加させて燃料消費率(「SFC」)および放出を減少させ、同時に燃料回路を熱結合して、コーキングの許容範囲を向上させ、外装を改善する能力を提供するだろう。組立時間および保守時間も短縮される。
燃料マニホールド26は、燃料マニホールド内の温度上昇がより抑制されると共に、極めて単純化され、大幅に軽量化された燃料供給システムとなるだろう。他のノズルすべてに対する燃料の供給は、管の長さの延長を可能にし、熱応力を分散させる。最後に、各燃料ノズルに同心円状の境界面を用いることで、保守が単純化され、より小型化した外装に収まるスプリッタ弁が可能になる。
ここまで、ガスタービンエンジン燃料ノズルのための燃料マニホールドを説明してきた。本明細書(添付の特許請求の範囲、要約書、および図面を含む)で開示される特徴のすべて、および/または、開示される任意の方法またはプロセスのステップのすべては、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。ただし、これらの特徴および/またはステップの少なくとも一部が相互排他的な場合を除く。
本明細書(添付の新規性がある可能性のある点、要約書、および図面を含む)で開示される特徴の各々は、特に明確に説明されない限り、同一、同等、または同様の目的を提供する別の特徴と置き換えられてもよい。したがって、特に明確に説明されない限り、開示される特徴の各々は、同等または同様の特徴の一般的な一組のうちの、一例にすぎない。
本発明は、上述の実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書(添付の特許請求の範囲、要約書、および図面を含む)で開示される任意の新たな特徴の1つ、もしくは新たな特徴の組み合わせ、または、開示される任意の方法またはプロセスの新たなステップの1つ、もしくは新たなステップの組み合わせに及ぶものである。
10 ガスタービンエンジン
12 ファン
14 ブースタ
16 低圧タービン
18 高圧圧縮機
20 燃焼器
22 高圧タービン
24 燃料ノズル
26 燃料マニホールド
28 弁ハウジング
30 燃焼器ケーシング
32 マニホールド管
34 取付フランジ
36 ボルト穴
40 ローブ
42 ステム
44 ノズル先端
48 パイロット燃料噴射装置
50 パイロット一次ノズル
52 パイロット二次ノズル
54 主燃料リング
56 主燃料オリフィス
58 パイロット一次燃料回路
60 パイロット一次燃料口
62 パイロット二次燃料回路
64 パイロット二次燃料口
66 パイロット二次スプリッタ弁
68 主燃料回路
70 主燃料口
72 主スプリッタ弁
74 管部
76 第1端
78 第2端
80 端フランジ
82 ボルト穴
84 主燃料流路
86 パイロット二次燃料流路
88 パイロット一次燃料流路
87 支柱
90 ボルト
92 リング
94 リング
96 燃料システム
98 パイロット一次制御弁
100 パイロット一次燃料導管
102 パイロット二次燃料制御弁
104 パイロット二次燃料導管
106 主燃料制御弁
108 主燃料導管
110 送油管

Claims (10)

  1. 複数のマニホールド管(32)で相互に接続されている環状配列の複数の燃料ノズル(24)を備える燃料マニホールド装置であって、前記マニホールド管(32)の各々が、その内部に一体的に形成されている少なくとも2つの燃料流路(84、86、88)を含み、前記燃料流路(84、86、88)が、前記燃料流路(84、86、88)同士の間の伝導伝熱のために構成されており、
    前記マニホールド管(32)の各々が管部(74)を含んでいるとともに、管部(74)の第1端(76)及び第2端(78)に配置された端フランジ(80)を備えており、
    前記燃料ノズル(24)の各々が、継手フランジ(38)を含む弁ハウジング(28)に接続されており、
    前記継手フランジ(38)の各々が、前記マニホールド管(32)のうち、隣接する2つの前記端フランジ(80)と接続されており、
    前記弁ハウジング(28)の各々が、
    前記継手フランジ(38)に垂直に配置された取付フランジ(34)と、
    前記継手フランジ(38)と前記取付フランジ(34)との間に配置された少なくとも1つのローブ(40)と
    を含んでおり、前記少なくとも1つのローブ(40)が、その内部に配置されたスプリッタ弁(66、72)を含む、燃料マニホールド装置。
  2. 前記マニホールド管(32)の各々が、積層造形プロセス用いて形成されているモノリシック部品である、請求項1に記載の燃料マニホールド装置。
  3. 前記マニホールド管(32)の各々が、パイロット一次燃料流路(88)と、パイロット二次燃料流路(86)と、主燃料流路(84)とを含む、請求項1又は請求項2に記載の燃料マニホールド装置。
  4. 前記燃料ノズル(24)の各々が、前記パイロット一次燃料流路(88)と流体連通状態に接続されているパイロット一次燃料回路(58)及びパイロット一次燃料ノズル(50)と、前記パイロット二次燃料流路(86)と流体連通状態に接続されているパイロット二次燃料回路(62)及びパイロット二次燃料ノズル(52)と、前記主燃料流路(84)と流体連通状態に接続されている主燃料回路(68)及び主燃料リング(54)とを含む、請求項3に記載の燃料マニホールド装置。
  5. 様々な流量で液体燃料の流れを供給するように動作可能な燃料システム(96)と、前記燃料システム(96)と前記パイロット一次燃料流路(88)との間に接続されているパイロット一次燃料導管(100)と、前記燃料システム(96)と前記パイロット二次燃料流路(86)との間に接続されているパイロット二次燃料導管(104)と、前記燃料システム(96)と前記主燃料流路(84)との間に接続されている主燃料導管(108)とを含む、請求項3又は請求項4に記載の燃料マニホールド装置。
  6. 前記主燃料流路(84)が前記マニホールド管(32)の断面の中心に配置されており、前記パイロット一次燃料流路(88)が円弧状で前記主燃料流路(84)と同心円状に配置されており、前記パイロット二次燃料流路(86)が円弧状で前記主燃料流路(84)と同心円状に配置された、請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の燃料マニホールド装置。
  7. 前記弁ハウジング(28)が積層造形プロセスを用いて形成されているモノリシック部品である、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の燃料マニホールド装置。
  8. 前記マニホールド管(32)の各々が、前記燃料ノズル(24)を1つおきに接続している、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の燃料マニホールド装置。
  9. 前記マニホールド装置が、マニホールド管(32)の第1リング(92)及び第2リング(94)として構成されており、第1リング(92)が燃料ノズル(24)の第1グループを相互に接続し、第2リング(94)が燃料ノズル(24)の第2グループを相互に接続しており、第1グループの燃料ノズルが第2グループの燃料ノズルと互い違いになっている、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の燃料マニホールド装置。
  10. マニホールド管(32)の第1リング(92)が、マニホールド管(32)の第2リング(94)と互いに絡み合っている、請求項9に記載の燃料マニホールド装置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10012387B2 (en) * 2014-12-05 2018-07-03 General Electric Company Fuel supply system for a gas turbine engine
US9989257B2 (en) * 2015-06-24 2018-06-05 Delavan Inc Cooling in staged fuel systems
JP7293133B2 (ja) * 2017-07-19 2023-06-19 パーカー-ハネフィン コーポレーション デュアル燃料マルチポートコネクタ
CN108613217B (zh) * 2018-03-29 2020-04-10 北京航天动力研究所 一种分配式部分预混喷注装置及燃烧室
WO2019186601A1 (en) * 2018-03-31 2019-10-03 Bharat Forge Limited Micro tubes and manufacturing method for the same
US11187154B2 (en) 2018-09-25 2021-11-30 Woodward, Inc. Composite spray bars
GB201909169D0 (en) * 2019-06-26 2019-08-07 Rolls Royce Plc A fuel staging system
JP7368274B2 (ja) 2020-02-28 2023-10-24 本田技研工業株式会社 ガスタービン用燃料噴射装置
US11867125B2 (en) * 2021-06-30 2024-01-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel manifold adapter
US20230399980A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-14 General Electric Company Multi-temperature fuel injectors for a gas turbine engine
DE102022207492A1 (de) * 2022-07-21 2024-02-01 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Düsenvorrichtung zur Zugabe zumindest eines gasförmigen Kraftstoffes und eines flüssigen Kraftstoffes, Set, Zuleitungssystem und Gasturbinenanordnung

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735044A (en) * 1980-11-25 1988-04-05 General Electric Company Dual fuel path stem for a gas turbine engine
US4467610A (en) 1981-04-17 1984-08-28 General Electric Company Gas turbine fuel system
CA2056480C (en) 1991-01-18 2000-01-04 Thomas Maclean Gas turbine engine fuel manifold
CA2072275A1 (en) 1991-08-12 1993-02-13 Phillip D. Napoli Fuel delivery system for dual annular combustor
DE4204530A1 (de) 1992-02-15 1993-08-19 Asea Brown Boveri Rohrsystem
US5218824A (en) * 1992-06-25 1993-06-15 Solar Turbines Incorporated Low emission combustion nozzle for use with a gas turbine engine
US5263314A (en) 1992-09-28 1993-11-23 General Motors Corporation Fuel leakage protection system for gas turbine engine
US6321541B1 (en) * 1999-04-01 2001-11-27 Parker-Hannifin Corporation Multi-circuit multi-injection point atomizer
US7028484B2 (en) * 2002-08-30 2006-04-18 Pratt & Whitney Canada Corp. Nested channel ducts for nozzle construction and the like
US6959535B2 (en) * 2003-01-31 2005-11-01 General Electric Company Differential pressure induced purging fuel injectors
US7654088B2 (en) 2004-02-27 2010-02-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Dual conduit fuel manifold for gas turbine engine
US6955040B1 (en) * 2004-03-31 2005-10-18 General Electric Company Controlled pressure fuel nozzle injector
US7269939B2 (en) 2004-11-24 2007-09-18 General Electric Company Method and apparatus for automatically actuating fuel trim valves in a gas
US7536862B2 (en) * 2005-09-01 2009-05-26 General Electric Company Fuel nozzle for gas turbine engines
US7607226B2 (en) 2006-03-03 2009-10-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal fuel manifold with turned channel having a variable cross-sectional area
US7942002B2 (en) 2006-03-03 2011-05-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel conveying member with side-brazed sealing members
US8001761B2 (en) * 2006-05-23 2011-08-23 General Electric Company Method and apparatus for actively controlling fuel flow to a mixer assembly of a gas turbine engine combustor
US8096130B2 (en) 2006-07-20 2012-01-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel conveying member for a gas turbine engine
US7703289B2 (en) 2006-09-18 2010-04-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal fuel manifold having temperature reduction feature
US7716933B2 (en) * 2006-10-04 2010-05-18 Pratt & Whitney Canada Corp. Multi-channel fuel manifold
US8096131B2 (en) * 2007-11-14 2012-01-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel inlet with crescent shaped passage for gas turbine engines
WO2009148680A2 (en) 2008-04-11 2009-12-10 General Electric Company Unitary conduit for transporting fluids and method of manufacturing
US20090255118A1 (en) 2008-04-11 2009-10-15 General Electric Company Method of manufacturing mixers
US20090255120A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 General Electric Company Method of assembling a fuel nozzle
US8079220B2 (en) * 2008-08-28 2011-12-20 Delavan Inc Fuel distribution manifold system for gas turbine engines
US8234873B2 (en) 2008-08-28 2012-08-07 Woodward, Inc. Multi passage fuel manifold and methods of construction
US9958093B2 (en) 2010-12-08 2018-05-01 Parker-Hannifin Corporation Flexible hose assembly with multiple flow passages
US9194297B2 (en) 2010-12-08 2015-11-24 Parker-Hannifin Corporation Multiple circuit fuel manifold
CA2875800C (en) * 2012-06-15 2017-03-28 General Electric Company Fluid conduit
GB201401581D0 (en) * 2014-01-30 2014-03-19 Rolls Royce Plc A fuel manifold and fuel injector arrangement

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