JP6461129B2

JP6461129B2 - ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置

Info

Publication number: JP6461129B2
Application number: JP2016524224A
Authority: JP
Inventors: エイ．レイミアスティーヴン; ジェイ．ウィーブデイヴィッド; ピー．バドニックローレンス; エル．アダムソンマーク; ダブリュー．ギャランダニエル; エイチ．バートリーロバート; ナギアンヤドラー
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: US20150000283A1; CN105765306A; EP3014186A1; EP3014186B1; US9322558B2; WO2014210402A1; CN105765306B; JP2016525204A

Description

本発明は、ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置、特に、燃料供給管と、燃料供給ブロックとを有し、燃料供給管と燃料供給ブロックとの間の封止された接続を維持するために燃料供給ブロックに係合する接続留め具を備える、燃焼器装置に関する。

ガスタービンエンジンにおいて、燃料は１つ又は複数の燃料源から、１つ又は複数の燃焼器装置を含む燃焼セクションへ供給され、燃焼セクションにおいて燃料は空気と混合され、点火され、作動ガスを形成する高温の燃焼生成物を発生する。作動ガスは、燃焼セクションからタービンセクションへ送られる。各燃焼装置は、１つ又は複数の段を含んでよく、各段は、それぞれの燃焼器装置内で点火される燃料を供給する。

本発明の第１の態様によれば、燃焼器装置はガスタービンエンジンに設けられている。燃焼器装置は燃焼ゾーンを形成しており、この燃焼ゾーンにおいて空気及び燃料が燃焼させられて、高温の燃焼生成物を生じる。燃焼器装置は、外壁を有する。外壁は、内面および外面を有しており、内部体積を形成しており、燃料入口開口を有する。燃料供給管は、外壁における燃料入口開口を通って延びており、燃料供給管は、入口部分および出口部分を有する。連結アセンブリは、燃料入口開口に隣接して外壁の外面に連結構造を有し、連結構造は、ねじ山付き内側連結部分を有する。連結アセンブリは、さらに、はめあい部材を有する。はめあい部材は、燃料供給管の入口部分の周囲に配置されており、燃料供給管の入口部分に係合しており、ねじ山付き外側連結部分を有する。ねじ山付き外側連結部分は、連結構造との第１の封止された連結を生ぜしめかつ外壁に対して燃料供給管を固定するために、連結構造の内側連結部分と螺合させられている。燃料噴射システムは、少なくとも部分的に外壁の内部体積に配置されており、燃焼ゾーンにおいて燃焼される燃料を供給する少なくとも１つの燃料インジェクタに燃料を提供するための燃料供給構造を有する。燃料供給構造は、燃料供給ブロックを有する。燃料供給ブロックは、燃料供給管の出口部分と整合した燃料取入れ通路と、互いに反対側に面した内面および外面を規定する外側表面とを有し、燃料供給ブロックの内面は外壁の内面に面して配置されている。燃料供給管から燃料供給ブロックへ通過する燃料を閉じ込めるために燃料供給管の出口部分に隣接して第２の封止された連結を形成し、かつ燃料供給ブロックを連結アセンブリに固定するために、連結留め具は、燃料供給ブロックの外面に対して係合させられる。

本発明の別の態様によれば、燃焼器装置はガスタービンエンジンに設けられている。燃焼器装置は燃焼ゾーンを形成しており、この燃焼ゾーンにおいて空気及び燃料が燃焼させられて、高温の燃焼生成物を生じる。燃焼器装置は、外壁を有する。外壁は、内面および外面を有しており、内部体積を形成しており、燃料入口開口を有する。燃料供給管は、外壁における燃料入口開口を通って延びており、燃料供給管は、入口部分および出口部分を有する。連結接続部は、燃料供給管と外壁との間にシールを形成し、かつ燃料供給管を外壁に対して固定するように、燃料供給管を外壁に接続している。燃料噴射システムは、少なくとも部分的に外壁の内部体積に配置されており、燃焼ゾーンにおいて燃焼される燃料を供給する少なくとも１つの燃料インジェクタに燃料を提供するための燃料供給構造を有する。燃料供給構造は、燃料供給ブロックを有する。燃料供給ブロックは、本体と、本体から外方へ延びるフランジ部分とを有し、燃料供給ブロックの内面および外面を規定した互いに反対の側を有する。フランジ部分は、さらに、複数の穴を有する。燃料取入れ通路は、本体に形成されており、燃料供給管の出口部分と整列させられている。複数のねじ穴が、外壁の内面から外壁内へ延びており、燃料供給管から燃料供給ブロック内へ通過する燃料を閉じ込めるために燃料供給管の出口部分に隣接して封止された連結部を形成し、かつ燃料供給ブロックを外壁に固定するために、複数のボルトが、ねじ穴と係合するように燃料供給ブロックのフランジ部分における穴を通って延びている。

本発明の別の態様によれば、燃焼器装置はガスタービンエンジンに設けられている。燃焼器装置は燃焼ゾーンを形成しており、この燃焼ゾーンにおいて空気及び燃料が燃焼させられて、高温の燃焼生成物を生じる。燃焼器装置は、外壁を有する。外壁は、内面および外面を有しており、内部体積を形成しており、燃料入口開口を有する。燃料供給管は、外壁における燃料入口開口を通って延びており、燃料供給管は、入口部分および出口部分を有する。肩部は、出口部分から外方へ延びている。連結接続部は、燃料供給管と外壁との間にシールを形成し、かつ燃料供給管を外壁に対して固定するように、燃料供給管を外壁に接続している。燃料噴射システムは、少なくとも部分的に外壁の内部体積に配置されており、燃焼ゾーンにおいて燃焼される燃料を供給する少なくとも１つの燃料インジェクタに燃料を提供するための燃料供給構造を有する。燃料供給構造は、燃料供給ブロックを有する。燃料供給ブロックは、燃料供給管の出口部分と整列した燃料取入れ通路と、互いに反対側に面した内面および外面を形成する外側表面とを有し、燃料供給ブロックの内面は外壁の内面に面して配置されている。連結留め具は、燃料供給ブロックの外面に対して係合させられている。燃料供給管から燃料供給ブロックへ通過する燃料を閉じ込めるために燃料供給管の出口部分に隣接して封止された連結部を形成し、かつ燃料供給ブロックを燃料供給管に対して固定するために、連結留め具は、燃料供給管における肩部と、燃料取入れ通路における燃料供給ブロックの内面との間の接合部において締付力を提供する。

明細書は、本発明を特に指摘し、かつ本発明を明瞭に請求する請求項によって結論づけるが、本発明は、同じ参照符号が同じ要素を表している添付の図面に関連した以下の説明からよりよく理解されると考えられる。

本発明の１つの実施の形態によるガスタービンエンジンにおいて使用するための燃焼器装置の概略的な断面図である。図１の燃焼器装置の一部分の側方から見た断面図である。図２に示された燃焼器装置用の挿入体の透視図である。図２に示された燃焼器装置用の燃料供給ブロックの平面図である。図２に示された燃焼器装置の代替的な構成を示す、側方から見た断面図である。燃焼器装置の第１の代替的な実施の形態の、側方から見た断面図である。図４の実施の形態の外壁の一部の断面図であり、燃料供給ブロックを受け入れるための平坦化された壁部分を示している。燃焼器装置の第２の代替的な実施の形態の、側方から見た断面図である。燃焼器装置の第３の代替的な実施の形態の分解透視図である。燃焼器装置の第３の代替的な実施の形態の、側方から見た断面図である。

好適な実施の形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部を構成する添付の図面が参照され、図面には、限定としてではなく、例として、発明が実施され得る特定の好適な実施の形態が示されている。本発明の思想および範囲から逸脱することなく、その他の実施の形態が使用されてもよく、変更がなされてもよいことが理解されるべきである。

図１を参照すると、ガスタービンエンジン１４の燃焼セクション１２において使用するための燃焼器装置１０が概略的に示されている。図１に示された燃焼器装置１０は、缶型−環状燃焼セクション１２の一部を形成してもよく、缶型−環状燃焼セクション１２は、図１に示されかつ本明細書において説明されるものと同様の燃焼器装置１０の環状の配列を含んでもよい。燃焼器装置１０は、燃料と、圧縮機セクション（図示せず）からの圧縮空気とを燃焼させて、タービンセクション（図示せず）に提供される高温作動ガスを形成する高温燃焼生成物を生ぜしめるために提供されており、タービンセクションにおいて、作動ガスは膨張させられ、タービンロータ（図示せず）の回転を提供し、電気を発生するために使用され得る出力を提供する。

図１に示された燃焼器装置１０は、エンジンケーシング２２に結合された、燃焼器シェル若しくは入口壁部としても知られる外壁２０と、燃料と圧縮空気とが混合及び燃焼されて燃焼生成物を形成する燃焼ゾーン２６を形成するライナ２４と、燃焼生成物をタービンセクションへ供給するためにライナ２４に結合された移行ダクト２８と、燃料を燃焼ゾーン２６の主燃焼ゾーン２６Ａへ供給するために設けられた主燃料噴射システム３０とを含む。

図示された実施の形態における外壁２０は、外面および内面２１，２３を有するほぼ円筒状の部材を含み、内部体積３２を形成している。外壁２０とライナ２４との間の内部体積３２の外側部分は、空気流路３４を形成しており、この空気流路３４を通って、燃焼ゾーン２６へ供給される圧縮空気が流れる。外壁２０は、燃焼器装置１０のヘッド端部１０Ａに配置された第１の端部２０Ａ₁を有する第１のセクション２０Ａと、例えばボルトによって第１のセクション２０Ａに結合された第２のセクション２０Ｂとを有し、第２のセクション２０Ｂは、第１の端部２０Ａ₁とは反対側の、エンジンケーシング２２に結合された第２の端部２０Ｂ₁を有する。

例示した実施の形態では、主燃料噴射システム３０は、中央のパイロット燃料インジェクタ３６と、パイロット燃料インジェクタ３６の周囲に配置された主燃料インジェクタ３８の環状の配列とを含む。しかしながら、主燃料噴射システム３０は、発明の思想及び範囲から逸脱しない他の構成を含むことができる。パイロット燃料インジェクタ３６及び主燃料インジェクタ３８はそれぞれ、エンジン１４の作動中に燃料を燃焼ゾーン２６の主燃焼ゾーン２６Ａへ供給する。

図１に示された燃焼器装置１０は、さらに、Ｃステージ燃料噴射システムとしても知られる予混合燃料噴射アセンブリ４０を含み、少なくともその一部は、外壁２０とライナ２４との間において外壁２０の内部体積３２に配置されている。予混合燃料噴射アセンブリ４０は、燃焼ゾーン２６の上流に配置された空気流路３４を通過する空気内へ所定量の燃料を供給する。すなわち、予混合燃料噴射アセンブリ４０は、燃焼ゾーン２６の主燃焼ゾーン２６Ａの上流で燃料を供給する。

予混合燃料噴射システム４０は、燃料供給構造４２と、燃料供給構造４２から燃料を受け取り、空気流路３４を通過する空気内へ燃料を噴射する複数の燃料インジェクタ４４とを含む。燃料インジェクタ４４は図１には環状の燃料リング５０に形成された開口として示されているが、燃料インジェクタ４４はあらゆる適切な形式の燃料インジェクタを含むことができる。

図示された実施の形態における燃料供給構造４２は、燃料供給ブロック４６と、燃料供給管４８と、燃料を燃料インジェクタ４４へ供給する環状の燃料リング５０とを含む。燃料リング５０は、外壁２０に結合された複数のリング支持体５２（１つのみが図１に示されている）によって支持されていてもよく、リング支持体５２は、燃料リング５０の周に沿って間隔を置いて設けられていてもよい。

燃焼器装置１０は、さらに、燃料を予混合燃料噴射システム４０に供給するための燃料供給アセンブリ６０を含む。燃料供給アセンブリ６０は、外壁２０における燃料入口開口６４を通って延びる燃料供給管６２を有する。燃料供給管６２は、外壁２０の外面２１の外側に配置された入口部分６６と、外壁２０の外面２１の内側に配置された出口部分６８とを有する。燃料供給管６２は、典型的には、ステンレス鋼などの材料から成ってもよい。例えば、燃料供給管は、AISI 304、AISI 316、AISI 347、またはその他の類似のステンレス鋼から成ってもよい。このようなステンレス鋼は、一般的に、質量で約１７〜２５％のクロム含有量と、質量で８〜１５％のニッケル含有量とを有する。

燃料供給ブロック４６は、燃焼器装置１０内の高温に耐えるように選択された材料から成る。燃料供給ブロック４６の材料は、例えばINCONEL 625、INCONEL 617又はINCONEL 600などのINCONEL合金（INCONELはSpecial Metals Corporationの登録商標である）や、HASTELLOY XなどのHASTELLOY合金（HASTELLOYはHaynes International, Inc.の登録商標である）などの、ニッケル基合金を含んでよい。燃料供給ブロック４６の材料は好適には質量で少なくとも約４５％のニッケルを含むが、例えばクロム基合金、又はAISI 410などの高強度ステンレス鋼などの他のタイプの金属又は合金を使用することができる。

燃料供給ブロック４６は、燃料入口通路６４および燃料供給管６２と整列した燃料入口通路５４（図２）を有する。以下で詳細に説明するように、燃料供給管６２は、燃料供給管６２を外壁２０に連結する連結アセンブリ６１などによって、外壁２０に連結されており、燃料供給ブロック４６は、燃料供給ブロック４６の外側表面に対して係合させられた連結留め具によって支持されている。

図２に示したように、燃料供給管６２の出口部分６８は、外壁２０の外面２１を超えて内方へ、燃料供給管６２の端部６３が外面２１と内面２３との間、すなわち燃料入口開口６４内にあるような位置まで延びている。さらに、はめあい部材７６は、燃料供給管６２の入口部分６６の一部の周囲に配置されており、燃料供給管６２の入口部分６６の一部と係合させられており、連結部材７８を含む連結構造は、燃料入口開口６４に隣接して外壁２０の外面２１に固定されており、好適には、溶接継手１３５において固定されている。はめあい部材７６および連結部材７８は、ステンレス鋼材料から成ってもよく、連結アセンブリ６１を形成してもよい。

はめあい部材７６は、４つの部品７６Ａ〜Ｄを有する。第１の部品７６Ａは、傾斜した内面８０と、第１の封止された連結部ＳＣ₁を形成するために連結部材７８の内側連結部分８４と螺合させられたねじ山付き外側連結部分８２とを有する。第２の部品７６Ｂは、傾斜した内面８６と、以下で説明するように圧縮はめあい取付けの間に第１の部品７６Ａの傾斜した内面８０に沿って摺動する傾斜した外面８８とを有する。第３の部品７６Ｃは、第１及び第２の傾斜した外面９０，９２を有し、第１の傾斜した面９０は、第２の部品７６Ｂの傾斜した内面８６に沿って摺動し、第２の傾斜した面９２は、圧縮はめあい取付けの間に第４の部品７６Ｄの傾斜した内面９４に沿って摺動する。第４の部品７６Ｄは、以下で説明するように、圧縮はめあい取付けの間に第１の部品７６Ａのねじ山付きセクション９８と螺合するねじ山付きセクション９６をも有する。

圧縮はめあい取付けの間、本発明のこの実施の形態によるはめあい部材７６の第１の部品７６Ａは、はめあい部材７６の第１の部品７６Ａのねじ山付き外側連結部分８２を連結部材７８の内側連結部分８４に螺合させることによって連結部材７８に連結される。その後、はめあい部材７６の第２及び第３の部品７６Ｂ，７６Ｃが第１及び第４の部品７６Ａ，７６Ｄの間に配置された状態で、第４の部品７６Ｄが、第４の部品７６Ｄのねじ山付きセクション９６を第１の部品７６Ａのねじ山付きセクション９８に螺合させることによって第１の部品７６に連結される。このステップが行われる時、それぞれの傾斜した面８０，８６，８８，９０，９２，９４は互いに沿って摺動して、はめあい部材７６の第２および第３の部品７６Ｂ，７６Ｃを燃料供給管６２の入口部分６６に向かって押し付け、この入口部分６６は、結果的に、締付け位置Ｃ_Lにおいて第２および第３の部品７６Ｂ，７６Ｃによって構造的に変形させられて、燃料供給管６２を所定の位置に締め付け、第２の封止された連結部ＳＣ₂を形成し、ひいては圧縮はめあいを行う。

はめあい部材７６と連結部材７８との間の圧縮はめあいは、第１の封止された連結部ＳＣ₁を形成し、燃料供給アセンブリ６０を外壁２０に対して構造的に固定し、はめあい部材７６は、さらに、はめあい部材７６と燃料供給管６２との間に第２の封止された連結部ＳＣ₂をも形成する。圧縮はめあいの類似の形式に関する付加的な詳細は、米国特許第４８２６２１８号明細書に記載されており、その開示内容全体は引用により本明細書に援用される。

図２、２Ａおよび２Ｂを参照すると、本発明の第１の実施の形態による第３の封止された連結部ＳＣ₃が示されている。第３の封止された連結部は、燃料供給ブロック４６と、挿入体１００と、外壁２０の内面２３との係合によって提供されている。特に、挿入体１００は、円筒状の挿入スリーブ１０２と、挿入スリーブ１０２から半径方向外方へ延びる円形の挿入フランジ１０４とを有する。挿入スリーブ１０２は、燃料入口開口６４へ滑り込むようなサイズの外径を有しており、好適には、燃料入口開口６４の直径よりも僅かに小さな直径を有する。燃料供給管６２の出口部分６８は、滑り嵌めにおいて挿入スリーブ１０２に受け入れられてもよく、または、代替的に、ねじ山接続部が、出口部分６８の外側表面と、挿入スリーブ１０２の内側表面との間に設けられてもよい。

挿入フランジ１０４は、外壁２０の内面２３の湾曲に合致するような輪郭を有する。特に、挿入フランジ１０４の内面１０６は、挿入フランジ１０４の平坦な外面１０８に対して輪郭づけられている、すなわち湾曲させられており、これにより、挿入フランジ１０４の互いに反対の側１０４ａ，１０４ｂは、挿入フランジ１０４の中央セクション１０４ｃよりも厚さが薄い。挿入フランジ１０４は、さらに、複数の貫通孔１０５を有する。

燃料供給ブロック４６は、本体１１０と、本体１１０から外方へ延びるフランジ部分１１２とを有する。フランジ部分１１２は、燃料供給ブロック４６の内面および外面１１４，１１６を規定する互いに反対の側を有する。図２Ｂに示したように、フランジ部分１１２は、さらに、挿入フランジ１０４における穴１０５と整合するように構成された複数の穴１１８を有する。外壁２０は、複数のねじ穴１１９を有し、各ねじ穴１１９は、それぞれのボルト１２２を受け入れるように配置されている。ボルト１２２は、連結留め具を含む。連結留め具は、燃料供給ブロック４６の外面１２５に係合し、整列した穴１０５，１１８を通って延び、これにより、第３の封止された連結部ＳＣ₃を形成するように挿入フランジ１０４が燃料供給ブロック４６と外壁２０との間に挟まれながら、燃料供給ブロック４６を外壁２０に固定する。

さらに、燃料供給管６２から燃料供給ブロック４６へ通過する燃料が第３のシール連結部ＳＣ₃によって閉じ込められることを保証するために、燃料供給ブロック４６と、挿入体１００と、外壁２０と、燃料供給管６２との間に形成された接合部または境界面に、１つまたは複数のシール部材が設けられてもよい。例えば、好適な実施の形態では、汚染物が外壁２０から燃料システムに進入することを防止するために、第１のシールリング１３３ａが、供給ブロックのフランジ部分１１２と、挿入フランジ１０４との間に設けられており、別のまたは第２のシールリング１３３ｂが、挿入フランジ１０４と外壁２０の内面２３との間に設けられている。これに代えて、挿入体１００は、挿入スリーブ１０２の外側端部と燃料入口開口６４との間の第１のろう付けまたは溶接継手１２４ａにおいて外壁２０に封止されてもよく、さらに、挿入フランジ１０４と外壁２０の内面２３との間の第２のろう付けまたは溶接継手１２４ｂにおいて外壁２０に封止されてもよい。代替的な封止構成において、溶接継手１２４ａ，１２４ｂのうちの１つまたは複数と組み合わせてシールリング１３３ａ，１３３ｂのうちの１つまたは複数を使用することができる。例えば、溶接継手１２４ａ，１２４ｂのうちの１つまたは複数と組み合わせて第１のシールリング１３３ａを使用することができる。また、代替的に、溶接継手１２４ａ，１２４ｂの双方と組み合わせてシールリング１３３ａ，１３３ｂの双方を使用することができる。

別の代替的または付加的なシール構成において、燃料が外壁２０と燃料供給管６２との間から漏れるのを防止するために、符号１２９によって示したように、燃料供給管６２は外壁２０の外面２１にろう付けまたは溶接されてもよい。燃料供給管に適用される溶接１２９は、リングシール１３３ａ，１３３ｂおよび／または溶接継手１２４ａ，１２４ｂのうちの１つまたは複数と組み合わせて使用されてもよい。

図２は、燃料が燃料供給管６２から燃料供給ブロック４６へ通過するための連続的な封止された通路を示していることが理解されるであろう。さらに、燃料供給管６２は、部分的に燃料供給入口を通って挿入体１１０内へ延びており、燃料供給ブロック４６は、燃料供給管６２とは別個に支持されている。燃料供給アセンブリの前記構成は、燃料供給管が、例えば、燃料供給管の端部と燃料供給ブロックのねじ山付き開口との間の耐荷重ねじ山接続部において燃料供給ブロックの内側表面に連結されていた従来の燃料供給アセンブリにおいて生じることが観察されていたような、燃料供給ブロック４６内の応力の形成を回避する。特に、燃料供給ブロック４６と燃料供給管との間の前記燃料供給接続は、材料の硬さおよび材料の熱膨張率の差による応力が回避されるように、燃料供給ブロック４６および燃料供給管６２を形成する異なる材料の接続を容易にする。

図３は、図２に示された構造の代替的な構成を示しており、この図には、挿入スリーブ１０２’が挿入体を形成しており、図２の挿入フランジが排除されているということを除き、図２について説明したものと類似の構成部材が示されている。挿入スリーブ１０２’は、外壁２０からの燃料の通過を封止するために、挿入スリーブ１０２’と外壁２０の外面２１との間に形成された溶接部１２４ａ’および／または外壁２０の内面２３に隣接して形成された溶接部１２４ｂ’などの１つまたは複数の溶接部によって所定の位置に保持されていてもよい。これに代えて、挿入スリーブ１０２’は、溶接部によって所定の位置に保持されることなく、燃料供給入口６４内に位置決めされてもよい。さらに、連結部材内側フランジ７８ａは挿入スリーブ１０２’の外側端部を超えて内方へ延びており、これにより、溶接部１２４’がき裂を生じるかまたは挿入スリーブ１０２’を解放したとしても、挿入体は、内側フランジ７８ａと、燃料供給ブロック４６の内面１１４とによって燃料供給入口６４内に捕捉される。

図２を参照して上述したように、燃料供給管６２の出口部分６８は、滑り嵌めにおいて挿入スリーブ１０２’に受け入れられてもよく、または、これに代えて、ねじ山接続部が、出口部分６８の外側表面と、挿入スリーブ１０２’の内側表面との間に設けられてもよい。出口部分６８と挿入スリーブ１０２’との間のねじ山接続は、挿入スリーブ１０２’のいずれの端部にも溶接された接続部が設けられていない場合に挿入スリーブ１０２’を所定の位置に保持することを容易にするために使用されてもよい。

図２に関して上述したものと同様の構造が同じ参照符号に１００を加えたものによって示されている図４に示された１つの代替的な実施の形態では、第３の封止された連結部ＳＣ₃は、挿入体１００なしで形成されている。特に、燃料供給ブロック１４６のフランジ部分２０４は、外壁１２０の内面１２３に対して直接に係合させられた内面２１４を有する。図４Ａに示したように、封止された境界面において燃料供給ブロック１４６の内面２１４の平坦な面を収容するために、外壁１２０の内面１２３の一部は、燃料供給入口１６４を包囲する平坦な領域１２７を形成するように研削され、燃料供給ブロック１４６のフランジ部分２０４を受け入れるようにサイズ決めされる。燃料供給管１６２から燃料供給ブロック１４６へ通過する燃料が第３のシール連結部ＳＣ₃によって閉じ込められることを保証するために、供給ブロックフランジ部分２１２と、外壁１２０の内面１２３との間に、シール部材、例えばシーリングリング２３３が設けられてもよい。

さらに、図４に示したように、燃料供給管１６２の端部１６３を燃料供給ブロック１４６内に配置するために、燃料供給管１６２の出口部分１６８は、燃料供給入口１６４および燃料入口通路１５４を通って延びている。燃料供給管１６２が、燃料供給ブロック１４６の内部と燃料供給管１６２との間に応力集中を生じるための特徴を有さないように、燃料入口通路１５４と、燃料供給管１６２の隣接する外側表面とは、ねじ山を有さなくてもよい。しかしながら、燃料入口通路１５４と、燃料供給管１６２の隣接する外側表面とは、協働するねじ山付き部分を有してもよいことが理解されるべきである。いずれの場合にも、燃料供給ブロック１４６のための耐荷重支持は、外壁１２０におけるねじ穴２１９内へ延びるボルト２２２によって規定された連結留め具によって提供され、燃料供給管１６２のための支持は、図２に関して上述したように、はめあい部材１７６と、封止された連結構造を規定する連結部材１７８とを含む連結アセンブリ１６１によって提供されてもよい。

図２に関して上述したものと同様の構造が同じ参照符号に２００を加えたものによって示されている図５に示された第２の代替的な実施の形態では、第３の封止された連結部ＳＣ₃は、燃料供給管２６２の出口部分２６８に形成されている。特に、燃料供給管２６２は、燃料供給通路２５４を包囲する燃料供給ブロック２４６の内面２１４において外側表面３２５に対して係合するために、燃料供給通路２５４の直径よりも大きな直径まで半径方向外方へ延びた肩部２６７を形成した拡大部２６５を有する。

図５に示したように、燃料供給管２６２の出口部分２６８は、燃料供給ブロック２４６を通って延びており、燃料供給ブロック２４６の外面２１６に隣接した燃料供給管２６２の外側表面においてねじ山付きの端部２６９を有する。肩部２６７を燃料供給ブロック２４６の内面２１４と封止係合するように付勢するために、ねじ山付きナット２７１を含む連結留め具は、ねじ山付き端部２６９に螺合させられ、燃料供給ブロック２４６の外面２１６に係合させられる。さらに、燃料管２６２から燃料供給ブロック２４６内へ流れる燃料を閉じ込めるための第３の封止された連結部ＳＣ₃の形成を容易にするために、シールリング（図示せず）などのシール部材は、肩部２６７と燃料供給ブロック２４６の内面２１４との間の接触位置に位置決めされてもよい。

燃料供給管２６２と燃料供給ブロック２４６との間の緊密な接続を維持するために、ねじ山付き端部２６９と肩部２６７との間の燃料供給管２６２のセクションを引っ張り、このセクションに予荷重を提供するために、ナット２７１が所定のトルクまで締め付けられてもよい。連結留め具接続部を燃料供給管２６２の外側のねじ山付き端部２６９に配置することにより、ねじ山付き部分が燃料供給管２６２のたわみ領域から離れるように移動させられる。加えて、肩部２６７は、燃料供給管２６２の滑らかな外側からの滑らかな半径方向延長部として形成されており、好適には、半径を備える移行部を有しており、これにより、振動により生じる荷重の位置、すなわち肩部２６７における応力集中が、回避されるまたは実質的に減じられる。

燃料供給管２６２のための支持は、図２に関して上述したように、はめあい部材２７６と、封止された連結構造を規定する連結部材２７８とを含む連結アセンブリ２６１によって提供されてもよい。燃料供給管２６２は、ねじ山付き端部２６９に係合したねじ山付きナット２７１によって形成された連結留め具によって、燃料供給ブロック２４６のための支持構造を提供している。

燃料供給ブロック２４６を通った、すなわち燃料供給ブロック２４６の内面および外面２１４，２１６の間に延びる燃料供給管２６２の部分は、ねじ山が設けられていても、ねじ山が設けられていなくてもよいことが理解されるべきである。連結留め具２６９，２７１および肩部分２６７によって提供される燃料供給ブロック２４６への連結は、上述のように、たわみを生じることがある燃料供給ブロック２４６内の管２６２のセクションに沿った増大した応力集中、および燃料供給管２６２と燃料供給ブロック２４６との間の接触位置における増大した応力集中を回避するために、耐荷重構造を提供する。加えて、燃料供給管２６２から燃料供給ブロック２４６への燃料流のための通路を提供するために、ねじ山付き端部２６９と肩部２６７との間の燃料供給管２４６の部分に、出口開口２７３が形成されている。

図２に関して上述したものと同様の構造が同じ参照符号に３００を加えたものによって示されている図６および６Ａに示された第３の代替的な実施の形態では、第３の封止された連結部ＳＣ₃は、燃料供給管３６２の出口部分３６８に形成されている。特に、燃料供給管３６２は、燃料供給通路３５４を包囲する燃料供給ブロック３４６の内面３１４において外側表面４２５に対して係合するために、燃料供給通路３５４の直径よりも大きな直径まで半径方向外方へ延びた肩部３６７を形成した、ここでは燃料供給管フランジ３６５として示された、拡大部を有する。

肩部３６７は、ねじ山付きボルト４２２によって締付け係合状態に保持されたクランプアセンブリ３６９として形成された連結留め具によって、燃料供給ブロック３４６と係合した状態に保持される。特に、燃料供給ブロック３４６の外方へ延びた部分は、ボルト４２２を受け入れるための貫通孔４１８を形成したフランジ部分４１２を有する。クランプアセンブリ３６９は、円の円弧を形成する３つの分離可能なクランプ部分３６９ａ，３６９ｂ，３６９ｃを有し、これらのクランプ部分は、接続されたとき、燃料供給管３６２を包囲するリングを形成し、フランジ３６５の直径よりも小さな直径を有する開口を形成する。

クランプ部分３６９ａは、それぞれの端部３６９ａ₁，３６９ａ₂を有し、クランプ部分３６９ｂは、それぞれの端部３６９ｂ₁，３６９ｂ₂を有し、クランプ部分３６９ｃは、それぞれの端部３６９ｃ₁，３６９ｃ₂を有する。クランプ部分３６９ａ，３６９ｂ，３６９ｃのそれぞれの端部は、互いに接続されるところにおいて、端部が重なり合うことができるように厚さが減じられて形成されており、端部には、それぞれのボルト４２２を螺合により受け入れるためのねじ穴４１９が形成されている。

穴４１９におけるボルト４２２の螺合は、燃料供給ブロック３４６の内面３１４と係合するようにクランプ部分３６９ａ，３６９ｂ、ひいてはフランジ３６５の肩部分３６７を付勢する締付力を提供する。さらに、燃料管３６２から燃料供給ブロック３４６内へ流れる燃料を閉じ込めるための第３の封止された連結部ＳＣ₃の形成を容易にするために、シールリング（図示せず）などのシール部材が、肩部３６７と燃料供給ブロック３４６の内面３１４との間の接触位置に位置決めされてもよい。

燃料供給管３６２のための支持は、図２の実施の形態に関して説明された構造を有しかつ封止された連結構造を形成する、はめあい部材３７６および連結部材３７８を含む連結アセンブリ３６１によって提供されてもよい。燃料供給管３６２は、クランプ部分３６９ａ，３６９ｂ，３６９ｃと係合したねじ山付きボルト４２２によって形成された連結留め具によって燃料供給ブロック３４６のための支持構造を提供する。

燃料供給管を外壁に連結するために、上述の連結アセンブリ以外の他の連結アセンブリが設けられてもよいことが理解されるべきである。例えば、上述の実施の形態のいずれも、燃料供給管を外壁に連結するために溶接または同様の接続を利用してもよい。

本発明の特定の実施の形態が例示および説明されているが、発明の思想および範囲から逸脱することなく様々なその他の変更および改変をなし得ることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明の範囲に包含される全てのこのような変更および改変を添付の請求項において網羅しようとするものである。

Claims

ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置であって、該燃焼器装置は、高温の燃焼生成物を生じるように空気および燃料が燃焼させられる燃焼ゾーンを形成しており、前記燃焼器装置は、
外壁であって、内面および外面を有し、内部体積を形成し、かつ燃料入口開口を有する外壁と、
燃料供給管であって、前記外壁における前記燃料入口開口を通って延びており、入口部分と出口部分とを有する燃料供給管と、
連結アセンブリであって、ねじ山付き内側連結部分を有する、前記燃料入口開口に隣接して前記外壁の外面に設けられた連結構造と、該連結構造と第１の封止された連結部を形成しかつ前記燃料供給管を前記外壁に対して固定するために、該連結構造の前記内側連結部分と螺合させられるねじ山付き外側連結部分を有する、前記燃料供給管の前記入口部分の周囲に配置されかつ前記燃料供給管の前記入口部分と係合させられたはめあい部材と、を有する連結アセンブリと、
燃料噴射システムであって、前記外壁の前記内部体積に少なくとも部分的に配置されており、かつ前記燃焼ゾーンにおいて燃焼させられる燃料を供給する少なくとも１つの燃料インジェクタに燃料を提供するための燃料供給構造を有し、該燃料供給構造は燃料供給ブロックを含み、該燃料供給ブロックは、前記燃料入口開口および前記燃料供給管と整列した燃料入口通路と、前記燃料供給管の前記出口部分と整列した燃料取入れ通路と、互いに反対側に面した内面および外面を形成する外側表面であって、前記燃料供給ブロックの前記内面は前記外壁の前記内面に面して配置されている、外側表面とを有する、燃料噴射システムと、
前記燃料供給管から前記燃料供給ブロック内へ通過する燃料を閉じ込めるために前記燃料供給管の前記出口部分に隣接して第３の封止された連結部を形成し、かつ前記燃料供給ブロックを前記連結アセンブリに対して固定するために、前記燃料供給ブロックの前記外面に対して係合させられた連結留め具と、
を備えることを特徴とする、ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置。
前記連結留め具は、ねじ山を有し、かつ前記第３の封止された連結部を形成するために前記燃料供給ブロックの前記外面から前記内面へ向かう方向で内方へ螺合するように回転可能である、請求項１記載の燃焼器装置。
前記連結留め具は、複数のボルトを含み、各ボルトは、前記燃料供給ブロックの前記外面に対して係合させられるヘッドと、前記燃料供給ブロックの一部を通って前記外壁に向かって延びるねじ山付きシャンクとを有する、請求項２記載の燃焼器装置。
前記燃料供給ブロックは、本体と、該本体から外方へ延びかつ前記燃料供給ブロックの前記内面および前記外面を規定した互いに反対の側を有するフランジ部分と、を有し、該フランジ部分は、前記ボルトを受け入れる複数の穴を有する、請求項３記載の燃焼器装置。
前記外壁は、複数のねじ穴を有し、該ねじ穴のそれぞれは、前記燃料供給ブロックを前記外壁に固定するために前記ボルトのうちのそれぞれ１つを受け入れる、請求項４記載の燃焼器装置。
挿入スリーブおよび挿入フランジを含む挿入体を有し、該挿入体は、前記挿入フランジが前記燃料供給ブロックと前記外壁との間に配置され、かつ前記挿入スリーブが前記燃料入口開口を通って前記外壁の前記内面から前記外面に向かって延びるように、位置決めされている、請求項５記載の燃焼器装置。
前記挿入体と前記外壁との間にシールを形成するために、前記挿入スリーブの外側端部と前記外壁の前記外面に隣接した前記燃料入口開口との間に溶接継手が形成されている、請求項６記載の燃焼器装置。
前記燃料供給管の前記出口部分は、前記外壁の前記内面と前記外面との間において終わっている、請求項７記載の燃焼器装置。
前記燃料供給管の前記出口部分は、前記燃料取入れ通路を通って前記燃料供給ブロック内へ位置決めされた、ねじ山のない外面を有する、請求項５記載の燃焼器装置。
前記燃料供給管の前記出口部分は、燃料供給管フランジに形成された肩部を有し、該肩部は、前記燃料供給管と前記燃料供給ブロックとの間にシールを形成するために前記燃料入口通路において前記燃料供給ブロックの前記内面に対して係合させられており、前記燃料供給ブロックと前記外壁との間に配置されかつ前記燃料供給管フランジに対して係合させられたクランプアセンブリを有し、該クランプアセンブリは、該クランプアセンブリを前記燃料供給ブロックに固定するために前記ボルトを受け入れるねじ穴を有する、請求項４記載の燃焼器装置。
前記クランプアセンブリは、前記燃料供給管を包囲するリングを形成するように一緒に位置決めされた複数の分離可能なクランプ部分を有する、請求項１０記載の燃焼器装置。
前記燃料供給管は、前記燃料供給ブロックにおける前記燃料入口通路を通って延びており、かつ前記燃料供給ブロックの前記外面に隣接して外方へ延びるねじ山付き端部を有し、前記連結留め具は、前記ねじ山付き端部に係合させられたねじ山付きナットである、請求項２記載の燃焼器装置。
前記燃料供給管は、前記燃料供給ブロックとねじ山によらない係合状態にあり、前記燃料供給管は、さらに、前記燃料供給管と前記燃料供給ブロックとの間にシールを形成するために前記燃料入口通路において前記燃料供給ブロックの前記内面に対して係合させられた肩部と、
前記ねじ山付き端部と前記肩部との間において前記燃料供給管に形成された出口開口と、を有し、該出口開口は、前記燃料供給管から前記燃料供給ブロック内への燃料流のための通路を提供している、請求項１２記載の燃焼器装置。
ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置であって、該燃焼器装置は、高温の燃焼生成物を生じるように空気および燃料が燃焼させられる燃焼ゾーンを形成しており、前記燃焼器装置は、
外壁であって、内面および外面を有し、内部体積を形成し、かつ燃料入口開口を有する外壁と、
燃料供給管であって、前記外壁における前記燃料入口開口を通って延びており、入口部分と出口部分とを有する燃料供給管と、
連結接続部であって、前記燃料供給管と前記外壁との間にシールを形成しかつ前記燃料供給管を前記外壁に対して固定するために、前記燃料供給管を前記外壁に接続する連結接続部と、
燃料噴射システムであって、前記外壁の前記内部体積に少なくとも部分的に配置されており、かつ前記燃焼ゾーンにおいて燃焼させられる燃料を供給する少なくとも１つの燃料インジェクタに燃料を提供するための燃料供給構造を有し、該燃料供給構造は燃料供給ブロックを含み、該燃料供給ブロックは、本体と、該本体から外方へ延びかつ前記燃料供給ブロックの内面および外面を形成する互いに反対の側を有するフランジ部分であって、さらに複数の穴を有するフランジ部分と、前記本体に形成されかつ前記燃料供給管の前記出口部分と整列した燃料取入れ通路とを有する、燃料噴射システムと、
前記外壁の前記内面から前記外壁内へ延びる複数のねじ穴と、
前記燃料供給管から前記燃料供給ブロック内へ通過する燃料を閉じ込めるために前記燃料供給管の前記出口部分に隣接して封止された連結部を形成し、かつ前記燃料供給ブロックを前記外壁に対して固定するために、前記ねじ穴と係合するように前記燃料供給ブロックの前記フランジ部分における穴を通って延びる複数のボルトと、
を備えることを特徴とする、ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置。
前記燃料入口開口を通って延びる挿入スリーブを含む挿入体を有し、前記燃料供給管の前記出口部分は、前記挿入スリーブ内へ延びており、かつ前記外壁の前記内面と前記外面との間において終わっている、請求項１４記載の燃焼器装置。
前記燃料供給管の前記出口部分は、前記燃料取入れ通路を通って前記燃料供給ブロック内に位置決めされた、ねじ山のない外面を有する、請求項１４記載の燃焼器装置。
ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置であって、該燃焼器装置は、高温の燃焼生成物を生じるように空気および燃料が燃焼させられる燃焼ゾーンを形成しており、前記燃焼器装置は、
外壁であって、内面および外面を有し、内部体積を形成し、かつ燃料入口開口を有する外壁と、
燃料供給管であって、前記外壁における燃料入口開口を通って延びており、入口部分と、出口部分と、該出口部分から外方へ延びる肩部とを有する燃料供給管と、
連結アセンブリであって、前記燃料供給管と前記外壁との間にシールを形成しかつ前記燃料供給管を前記外壁に対して固定するために前記燃料供給管の前記入口部分を前記外壁に接続する連結接続部と、
燃料噴射システムであって、前記外壁の前記内部体積に少なくとも部分的に配置されており、かつ前記燃焼ゾーンにおいて燃焼させられる燃料を供給する少なくとも１つの燃料インジェクタに燃料を提供するための燃料供給構造を有し、該燃料供給構造は燃料供給ブロックを含み、該燃料供給ブロックは、前記燃料入口開口および前記燃料供給管と整列した燃料入口通路と、前記燃料供給管の前記出口部分と整列した燃料取入れ通路と、互いに反対側に面した内面および外面を規定した外側表面であって、前記燃料供給ブロックの前記内面は前記外壁の前記内面に面して配置されている、外側表面とを有する、燃料噴射システムと、
前記燃料供給管から前記燃料供給ブロック内へ通過する燃料を閉じ込めるために前記燃料供給管の前記出口部分に隣接して封止された連結部を形成し、かつ前記燃料供給ブロックを前記外壁に対して固定するために、前記燃料供給ブロックの前記外面に対して係合させられ、かつ前記燃料取入れ通路において前記燃料供給管における前記肩部と前記燃料供給ブロックの前記内面との間の接合部において締付力を提供する、連結留め具と、
を備えることを特徴とする、ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置。
前記燃料供給管は、前記燃料供給ブロックにおける前記燃料入口通路を通って延びており、前記燃料供給管は、前記燃料供給ブロックの前記外面に隣接して外方へ延びるねじ山付き端部であって、前記連結留め具は、前記ねじ山付き端部に係合させられたねじ山付きナットである、ねじ山付き端部と、前記燃料供給ブロックの前記内面から前記外面まで規定された長さだけ延びる前記燃料供給管の一部に沿った、ねじ山を有さない部分と、を有する、請求項１７記載の燃焼器装置。
前記燃料供給管は、さらに、前記ねじ山付き端部と前記肩部との間において前記燃料供給管に形成された出口開口を有し、該出口開口は、前記燃料供給管から前記燃料供給ブロック内への燃料流のための通路を提供している、請求項１８記載の燃焼器装置。
前記肩部は、前記燃料供給管の前記出口部分の外側端部から外方へ延びる燃料供給管フランジに形成されており、前記連結留め具は、前記燃料供給ブロックを通って該燃料供給ブロックの前記外面から前記内面まで延びた複数のボルトを含み、前記燃料供給ブロックと前記外壁との間に配置されたかつ前記燃料供給管フランジに対して係合させられたクランプアセンブリを備え、該クランプアセンブリは、前記燃料供給管を包囲するリングを形成するように一緒に位置決めされた複数の分離可能なクランプ部分を有し、前記燃料供給管の前記肩部を前記燃料供給ブロックの前記内面に対して係合させかつ前記クランプ部分を前記燃料供給ブロックに固定するために、前記ボルトを受け入れるねじ穴を備える、請求項１７記載の燃焼器装置。