JP4559109B2 - 非対称サイクロンを備えた差圧誘導パージング式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、総括的には、ガスタービンエンジン燃焼器の燃料噴射装置に関し、より具体的には、多数の噴射オリフィスと燃料パージ装置とを備えた燃料噴射装置に関する。

ガスタービンエンジンなどにおける燃料噴射装置は、マニフォルドから１つ又はそれ以上の燃焼チャンバに加圧燃料を導く。燃料噴射装置はまた、燃焼に先だって燃料を空気と混合する。噴射装置の各々は、典型的には、マニフォルドに接続された入口継手と、その入口継手の一端に接続された管状の延長部即ちステムと、そのステムの他端に接続された、燃焼チャンバ内に燃料を導くための１つ又はそれ以上の噴霧ノズルとを有する。燃料導管又は通路（例えば、管、パイプ又は円筒形通路）が、ステムを貫通して延びて入口継手からノズルに燃料を供給する。適切な弁及び／又は分流器を設けて、ノズルを通して燃料流を導きかつ制御することができる。燃料噴射装置は、多くの場合、等間隔に配置した環状配列で配置されて、燃焼チャンバ内に均一な状態で燃料を供給（噴霧）する。

広範囲に変化するエンジンの空気流量及び燃料流量にわたって局所火炎温度を制御することは、航空機ガスタービンエンジンの燃焼過程で発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃炭化水素（ＵＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の排出（エミッション）を減少させるために必要である。局所火炎温度は、燃焼器の燃焼域内における局所燃空比（ＦＡＲ）によって決まる。高い火炎温度（高い局所ＦＡＲ）において発生するＮＯｘを減少させるための好ましい方法は、最大出力において低い局所ＦＡＲとなるように燃焼域を設計することであった。逆に、Ｔ３及びＰ３が低く、またそれに応じて気化／反応速度が低い部分出力状態においては、ＣＯ及びＵＨＣを減少させるために、比較的高い火炎温度、従って一層高い局所ＦＡＲが必要となるが、エンジンサイクルは、最大出力時と比べて低い燃焼器全体ＦＡＲを要求する。これらの相反すると思われる要求の結果として、燃料噴射ポイントの数及び／又は噴霧の貫入／混合を変化させることによって局所ＦＡＲを変えることを可能にする燃料ステージ化を組込んだ燃料噴射装置が設計されるようになった。燃料噴射ポイントの数を変更することは、部分出力時に一部の燃料回路を停止することによって達成される。燃料ステージ化は、低出力時にはエンジン燃料流をより少数の噴射ポイントに供給して、ＣＯ、ＵＨＣ及びバーンアウトの許容可能なレベル以上にするのに十分なように局所ＦＡＲを上昇させる。高出力時には、エンジン燃料流をより多数の噴射ポイントに供給して、ＮＯｘ発生率が高くなるレベル以下に局所ＦＡＲを維持する。

燃料ステージ化噴射装置の一例が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。この噴射装置は、同心の半径方向外側メインノズルと半径方向内側パイロットノズルとを含む。メインノズルは、サイクロンノズルとも呼ばれる。メインノズルは、ステージ化された半径方向に配向した噴射孔と、エンジン作動時に常に燃料を流すパイロット噴射回路とを有する。燃料噴射装置と、単一の細長い貼合せ燃料供給ストリップの形態の燃料導管とが、ステムを通ってノズル組立体まで延びて、ノズル組立体内の１つ又はそれ以上のノズルに燃料を供給する。貼合せ燃料供給ストリップ及びノズルは、複数のプレートから形成される。各々のプレートは、細長い燃料供給ストリップ部分と、該燃料供給ストリップ部分に対してほぼ垂直になった単体ヘッド（ノズル）部分とを含む。

プレート内の燃料通路及び孔は、該プレートの表面を選択的にエッチングすることによって形成される。次にプレートは、互いに面と面とを接触させて配置され、蝋付け又は拡散接合などによって互いに固定されて、一体構造体を形成する。プレートを選択的にエッチングすることによって、噴射装置内に複数の燃料回路、単一又は複数のノズル組立体及び冷却回路を容易に設けることが可能になる。エッチング法はまた、複数の燃料通路及び冷却回路を比較的小さな断面内に作ることも可能にし、それによって噴射装置の寸法を減少させる。

利用できる燃料圧は限られておりまた必要な燃料流量の範囲が広いので、多くの燃料噴射装置は、パイロットノズルとメインノズルとを含んでおり、始動時にはパイロットノズルのみを使用し、より高出力作動時には両方のノズルを使用する。始動時及び低出力作動時には、メインノズルへの流量は、減少されるか停止される。このような噴射装置は、燃焼器の特定の要求に応じて燃料流量をより正確に制御しかつ燃料噴霧をより正確に方向付けることができるので、単一ノズル燃料噴射装置よりも効率が良くかつクリーン燃焼させることができる。パイロットノズル及びメインノズルは、同じノズルステム組立体内に収納するか、又は別個のノズル組立体内に支持することができる。これらの二重ノズル燃料噴射装置はまた、二重の燃焼器へ送る燃料をさらに制御して、燃料効率を一層増大させかつ有害なエミッションを減少させることを可能にするように構成される。

作動時及び停止後における燃焼チャンバ内の高温度により、燃料が分解して固形付着物（即ちコーキング）となるのを防止するためにメインノズル燃料回路のパージングを使用することが必要となる。このコーキングは、燃料通路内の濡れた壁が最高温度（典型的なジェット燃料の場合、約４００°Ｆつまり２００℃）を超えた時に発生する。燃料ノズル内のコークスは、成長して燃料ノズルを流れる燃料流を制限し、ノズルを効率の悪いものにするか又は使用不能にするおそれがある。

コーキングによる故障を防止するために、ステージ化された回路は、滞留燃料をパージし、また濡れた壁を、パージ付着を防止するのに十分な低温（流れがない場合の推定で、＜５５０°Ｆ）に保つか又は付着物を焼き去るのに十分なだけ加熱（推定で、＞８００°Ｆ）するようにすべきであるが、後者の方法は、噴射装置を損傷しないように制御することが難しい。ステージ化された回路をパージするのに使用できる空気の温度は、Ｔ３であり、このＴ３は変化するので、エンジンの作動範囲全体にわたって常時低温又は常時高温の設計戦略を満たすことは不可能である。低温／高温戦略の組合せ（即ち、クリーニングサイクルの使用）は、末端ユーザサイクルが多様であること及び期待される付着／クリーニング速度が変化することによって、高い信頼性で実行することができない。

特許文献３に開示されているように、燃料回路の受動的パージングが使用されてきた。高出力時に遮断することなく液体燃料からガス燃料へ移行しなくてはならないようなGeneral ElectricのＬＭ６０００型及びＬＭ２５００型ＤＬＥ Ｄｕａｌ Ｆｕｅｌ エンジンには、噴射装置回路を熱分解クリーニングする逆方向パージが組込まれてきた。液体回路内の滞留燃料は、マニフォルド上のドレイン弁を開放することにより高温の圧縮機吐出空気を全ての噴射装置に通すことよって、燃料容器内に押し戻される。この方法は、安全性、重量、コスト及び保守費用のため、航空機用途には適さない。ステージ化された燃料回路の順方向パージが、地上設置式エンジンに使用されてきたが、これは冷却空気の高圧源と燃料をパージ空気源から隔離するための弁を必要とするので、航空機用途には適さない。

流れている状態を保ち続ける噴射装置内の燃料回路は、該流れ式の燃料回路の場合には付着速度が高いので、パージが行われるステージ化された回路よりも一層低温（推定で、＜３５０°Ｆ）に保たれるべきである。従って、パージ式の回路は、流れ式の回路から熱的に絶縁してクリーニングサイクルを使用するようにするか、又は流れ式の回路によって直接冷却してパージ式の回路の壁と流れ式の回路の壁との両方の温度限界を満足させるかのいずれかにすべきである。
米国特許第６３２１５４１号 米国特許第６６７２０６６号 特開平７−８３４３６号 特表平９−５０３１５９号

同じ噴射装置内の他の回路がパージされている間に、一部の回路に燃料を流すことを必要とする複数のポイントノズルを備えた複数回路型噴射装置を使用する燃料ステージ化に適した燃料噴射装置及びノズルを提供することが非常に望ましい。また、噴射装置内で弁を使用して、燃料供給管の停止排液法を回避しかつ低燃料流量での良好な流量分布を得るための加圧法を行うことを可能にする好適な燃料噴射装置及びノズルを提供することも望ましい。比較的高温のパージ空気の高い流量率を供給する、内部燃料回路をパージすることは非常に難しく、従ってパージしようとする回路に流入させる前に、局所的な燃料管のオーバーヒートを防ぐため、パージ空気を許容可能な温度まで冷却することが非常に望ましい。

燃料噴射装置は、ノズル軸線の周りを囲む環状のノズルハウジングと、ノズルハウジング内でノズル軸線を囲む環状のメイン燃料ノズルとを含む。環状のメイン燃料ノズルは、少なくとも１つのメインノズル燃料回路とパイロットノズル燃料回路とを有する。噴霧オリフィスが、環状の燃料ノズルを通るメインノズル燃料回路から離れるように半径方向に延びる。噴霧ウエルが、ノズルハウジングを貫通して半径方向に延び、噴霧オリフィスと整列する。非対称サイクロン手段が、ハウジングの半径方向外側に配置されて、ハウジングの周りに旋回流と非対称静圧差とを発生させ、噴霧ウエルのうちの２つの間でメインノズル燃料回路の少なくとも一部分をパージする。

非対称サイクロン手段の１つの実施形態は、ノズル軸線と同一直線上にないサイクロン軸線の周りを囲む非対称ラジアル流入スワーラである。サイクロン軸線は、ノズル軸線から間隔をおいて位置しかつ該ノズル軸線に平行にすることができ、或いは別の実施形態では、サイクロン軸線は、ノズル軸線に対して斜めにすることができる。非対称サイクロン手段の別の実施形態は、サイクロン軸線に対して傾斜しかつ該サイクロン軸線の周りを非対称に囲んだ複数の傾斜流れ旋回要素を含む。サイクロン軸線は、ノズル軸線と同一直線上にあるようにすることもできる。傾斜流れ旋回要素の様々な実施形態は、サイクロン軸線の周りで非対称に間隔をおいて配置された旋回翼、サイクロン軸線の周りで旋回角度を非対称に変化させた旋回翼、サイクロン軸線の周りで翼厚さを非対称に変化させた旋回翼、サイクロン軸線の周りで非対称に間隔をおいて配置された旋回スロット、サイクロン軸線に対して非対称に傾斜した旋回スロット、又はサイクロン軸線の周りでスロット厚さを非対称に変化させた旋回スロットを含む。

環状の燃料ノズルの１つの実施形態は、長手方向に延びて互いに接合された単一対のプレートを有する単一の燃料供給ストリップから形成される。プレートの各々は、幅方向に間隔をおいて長手方向に延びる単一列の平行溝を有する。プレートは、該プレートの各々内の対向し合う溝が整列してメインノズル燃料回路とパイロットノズル燃料回路とを形成するように、互いに接合される。パイロットノズル燃料回路の１つの実施形態は、平行な第１及び第２の波形部をそれぞれ有する時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部を含む。噴霧オリフィスが、円に沿ってほぼ整列するように、第１及び第２の波形部の交互する波形部内に配置される。

ハウジングは、パイロットノズル燃料回路がパイロット燃料ノズルに燃料を供給している間にメインノズル燃料回路をパージするためのパージ手段を有することができる。ハウジングの１つのより具体的な実施形態では、噴霧ウエルは、対称に広がったウエル部分（対称フレアウエル部分）と、噴霧ウエル中心線に関して局所的に上流方向に外向きに広がった非対称に上流側に広がったウエル部分（非対称上流側フレアウエル部分）と、噴霧ウエル中心線に関して局所的に下流方向に外向きに広がった非対称に下流側に広がったウエル部分（非対称下流側フレアウエル部分）とからなる群から選択された少なくとも２つのタイプのウエル部分を有する。時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部の各々内にある噴霧オリフィスのうちの隣接噴霧オリフィスは、上記の群から選択された異なるタイプのウエル部分を有する噴霧ウエルと整列させることができる。メインノズル燃料回路は、それらの間にパージ流制御弁が作動可能に配置された第１及び第２の燃料回路ブランチを有することができる。

図１に示すのは、燃焼器１６の例示的な実施形態であり、燃焼器１６は、それぞれ環状の半径方向外側ライナ２０と内側ライナ２２との間にかつそれらによって形成された燃焼域１８を含む。外側及び内側ライナ２０及び２２は、該外側及び内側ライナ２０及び２２の周りで周方向に延びる環状の燃焼器ケーシング２６の半径方向内側に配置される。燃焼器１６はまた、外側及び内側ライナ２０及び２２の上流側に取付けられた環状のドーム３４を含む。ドーム３４は、燃焼域１８の上流端３６を形成し、複数のミキサ組立体４０（１つのみを示す）が、ドーム３４の周りで周方向に間隔をおいて配置される。ミキサ組立体４０の各々は、それぞれパイロット燃料ノズル５８及びメイン燃料ノズル５９を含み、燃料と空気の混合気を燃焼域１８に供給する。ミキサ組立体４０の各々は、ノズル軸線５２を有し、このノズル軸線の周りをパイロット燃料ノズル５８及びメイン燃料ノズル５９が囲む。

図１及び図２を参照すると、本発明による燃料噴射装置１０の例示的な実施形態は、燃料ノズル先端組立体１２（半径方向に間隔をおいて配置された１つ以上のノズル組立体を用いることができる）を有し、該燃料ノズル先端組立体１２は、それぞれガスタービンエンジンの燃焼チャンバの燃焼域内に燃料を導くパイロット燃料ノズル５８及びメイン燃料ノズル５９を含む。燃料噴射装置１０は、燃焼器ケーシング２６に固定されかつシールされるようになったノズルマウント又はフランジ３０を含む。中空ステム３２が、フランジ３０と一体に形成されるか又は該フランジ３０に固定（蝋付け又は熔接などによって）され、燃料ノズル先端組立体１２とミキサ組立体４０とを支持する。

中空ステム３２は、チャンバ３９の上部開放端の上方又は内部に配置された弁組立体４２を有し、フランジ３０と一体に形成されるか又は蝋付け又は熔接などによって該フランジ３０に固定される。弁組立体４２は、入口組立体４１を含み、該入口組立体４１は、弁ハウジング４３の一部とすることができ、該弁ハウジング４３から中空ステム３２が垂下する。弁組立体４２は、燃料ノズル先端組立体１２内のメインノズル燃料回路１０２及びパイロットノズル燃料回路２８８を通る燃料流量を制御する燃料弁４５を含む。

図２に示す弁組立体４２は、フランジ３０と一体に成形されるか又は該フランジに固定されかつ該フランジから半径方向外側に配置され、燃料弁４５を収容するための燃料弁受け１９を収納する。ノズル先端組立体１２は、それぞれパイロット燃料ノズル５８及びメイン燃料ノズル５９を含む。一般的には、パイロット燃料ノズル５８及びメイン燃料ノズル５９は、定常状態及び最大出力状態時に用いられ、始動及び部分出力作動時には、パイロット燃料ノズルのみが用いられる。弁組立体４２からノズル先端組立体１２に燃料を供給するために、単一の細長い燃料供給ストリップ６２の形態を有する例示的な可撓性の燃料噴射装置導管が使用される。燃料供給ストリップ６２は、燃焼チャンバ内の燃焼温度に悪影響を受けることなく曝すことができる材料で形成された可撓性の燃料供給ストリップである。

図９及び図１０を参照すると、燃料供給ストリップ６２は、長手方向に延びて互いに接合された単一対の第１のプレート７６及び第２のプレート７８を有する。第１及び第２のプレート７６及び７８の各々は、幅方向に間隔をおいて長手方向に延びる単一列８０の平行溝８４を有する。各々のプレート内の対向し合う溝８４が整列して、燃料供給ストリップ６２の入口端６６から出口端６９まで燃料供給ストリップ６２を貫通した内部燃料流路９０を形成するように、プレートは互いに接合される。パイロットノズル延長部５４は、メイン燃料ノズル５９から後方に延び、図２にさらに示すようにパイロット燃料供給管５６によりパイロット燃料ノズル５８の燃料噴射装置先端部５７に流体的に接続される。図２、図３、図１１及び図１２に示すように、燃料供給ストリップ６２は、メイン燃料ノズル５９及びパイロット燃料ノズル５８に燃料を供給する。図１２及び図８を参照すると、パイロットノズル延長部５４とパイロット燃料供給管５６とは、一般にノズル軸線５２の周りで角度ＡＡだけ角度的に分離される。

図２及び図１２を参照すると、燃料供給ストリップ６２は、入口端６６と出口端６９との間でほぼ直線的に半径方向に延びる中間部６４を有する。燃料供給ストリップ６２の直線状ヘッダ１０４が、中間部６４の出口端６９から離れるように横方向に（軸方向後向き方向に）延びて、撓まないように固定されているメイン燃料ノズル５９に至る。入口端６６は、弁ハウジング４３内に固定される。ヘッダ１０４は、ノズル軸線５２とほぼ平行であり、メイン燃料ノズル５９に至る。燃料供給ストリップ６２は、図９に示すように、ほぼ平行な第１の面７０と第２の面７１とを備えた細長い本質的に平坦な形状と矩形の断面形状７４とを有する。

図２及び図１１を参照すると、燃料供給ストリップ６２の入口端６６における入口６３は、弁組立体４２内のそれぞれ第１の燃料入口ポート４６及び第２の燃料入口ポート４７と流体流れ連通し、つまり流体的に接続されて、メインノズル燃料回路１０２及びパイロットノズル燃料回路２８８へ燃料を送る。入口ポートは、燃料供給ストリップ６２内の複数の内部燃料流路９０内の燃料をノズル先端組立体１２内のパイロット燃料ノズル５８及びメイン燃料ノズル５９に供給すると共に、弁組立体を熱制御するための冷却回路を形成する。図１１及び図１２に示すように、ノズル先端組立体１２のヘッダ１０４は、燃料供給ストリップ６２から燃料を受け、メインノズル燃料回路１０２を通して、燃料をメイン燃料ノズル５９とそこに組み込まれたパイロット燃料ノズル５８とに運ぶ。

燃料供給ストリップ６２と、メイン燃料ノズル５９と、これらの間のヘッダ１０４とは、長手方向に延びる第１のプレート７６及び第２のプレート７８から一体的に作られる。メイン燃料ノズル５９とヘッダ１０４とは、燃料供給ストリップ６２の構成要素であると考えることができる。メインノズル燃料回路１０２の燃料流路９０は、燃料供給ストリップ６２とヘッダ１０４とメイン燃料ノズル５９とを貫通して延びる。メインノズル燃料回路１０２の燃料流路９０は、図２、図３及び図１２に示すように、噴霧オリフィス１０６へと導かれ、また、パイロット燃料供給管５６に流体的に接続するように作動可能なパイロットノズル延長部５４を通して、パイロット燃料ノズル５８に燃料を供給する。メインノズル燃料回路１０２の燃料流路９０の平行溝８４は、図９及び図１０に示すように第１のプレート７６及び第２のプレート７８の隣接面２１０内にエッチングされる。

図１０、図１１及び図１２を参照すると、メインノズル燃料回路１０２は、第１の燃料回路ブランチ２８０と第２の燃料回路ブランチ２８２とに接続された単一の幹線ライン２８７を含む。第１及び第２の燃料回路ブランチ２８０及び２８２の各々は、メイン燃料ノズル５９内にそれぞれ時計方向及び反時計方向に延びるメイン環状脚部２８４及び２８６を含む。噴霧オリフィス１０６は、第１のプレート７６及び第２のプレート７８の一方又は両方を貫通して環状脚部２８４及び２８６から延びる。噴霧オリフィス１０６は、第１及び第２のプレート７６及び７８のうちの半径方向外側のプレートであるメイン燃料ノズル５９の第１のプレート７６を貫通して半径方向外向きに延びる。時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部２８４及び２８６は、平行な第１の波形部２９０及び第２の波形部２９２をそれぞれ有する。噴霧オリフィス１０６は、円３００に沿ってほぼ円形に整列するように、第１及び第２の波形部２９０及び２９２の交互する波形部内に配置される。メインノズル燃料回路１０２はまた、パイロットノズル延長部５４に燃料を供給するループ状パイロットノズル燃料回路２８８を含む。このループ状パイロットノズル燃料回路２８８は、メイン燃料ノズル５９内にそれぞれ時計方向及び反時計方向に延びる環状パイロット脚部２９４及び２９６を含む。

ノズル組立体及び接合されたプレート間の燃料回路に関する情報については、米国特許第６３２１５４１号を参照されたい。図１１及び図１２を参照すると、燃料供給ストリップ６２の長さに沿った下方の内部燃料流路９０は、燃料をメインノズル燃料回路１０２に供給するために使用される。燃料供給ストリップ６２内の各々の内部燃料流路９０内に流入して、ヘッダ１０４からパイロット燃料ノズル５８及びメイン燃料ノズル５９内に入る燃料は、燃料弁４５により制御される。ノズル先端組立体１２のヘッダ１０４は、燃料供給ストリップ６２から燃料を受け、その燃料をメイン燃料ノズル５９に運ぶ。メイン燃料ノズル５９は、環状であって、円筒形の形状又は構成を有する。プレート７６及び７８内の流路、孔及び噴霧装置の様々な要素は、エッチング、より具体的には化学エッチングによるなど任意の適当な方法で形成することができる。そのようなプレートの化学エッチングは、当業者には公知であって、例えば特表平９−５０３１５９号に記載されている。プレートのエッチングは、非常に精密かつ良好に形成した複雑な孔や通路の形成を可能にし、このことは、これらの構成要素の断面を小さく維持しながら複数の燃料回路を燃料供給ストリップ６２及びメイン燃料ノズル５９内に設けることを可能にする。プレート７６及び７８は、蝋付け又は拡散接合のような接合方法を使用し、面と面を接触させて互いに接合することができる。上記のような接合方法は、当業者にはよく知られており、様々なプレート間の非常に強固な接合をもたらす。拡散接合は、隣接層間の元の境界面を跨いで境界交差（原子相互交換と結晶成長）を生じるので特に有用である。

図１、図２及び図３を参照すると、各々のミキサ組立体４０は、パイロットミキサ１４２と、メインミキサ１４４と、これらの間で延びるセンタボデー１４３とを含む。センタボデー１４３は、パイロットミキサ１４２の下流側にあって該パイロットミキサと流れ連通したチャンバ１５０を形成する。パイロット燃料ノズル５８は、センタボデー１４３によりチャンバ１５０内に支持される。パイロット燃料ノズル５８は、燃料の小滴を下流方向にチャンバ１５０内に噴霧するように設計される。メインミキサ１４４は、ラジアル流入スワーラ１８２の上流側に配置されたメインアキシャルスワーラ１８０を含み、該ラジアル流入スワーラ１８２は、噴霧オリフィス１０６の上流側に配置される。パイロットミキサ１４２は、同心に取付けられた１対のパイロットスワーラ１６０を含む。パイロットスワーラ１６０は、アキシャルスワーラとして図示されており、内側パイロットスワーラ１６２と外側パイロットスワーラ１６４とを含む。内側パイロットスワーラ１６２は、環状であり、パイロット燃料ノズル５８の周りで周方向に配置される。内側パイロットスワーラ１６２及び外側パイロットスワーラ１６４の各々は、それぞれパイロット燃料ノズル５８の上流に配置された複数の内側パイロット旋回翼１６６と外側パイロット旋回翼１６８とを含む。

特に図３を参照すると、環状のパイロットスプリッタ１７０が、半径方向において内側パイロットスワーラ１６２と外側パイロットスワーラ１６４との間に配置され、内側パイロットスワーラ１６２及び外側パイロットスワーラ１６４から下流方向に延びる。パイロットスプリッタ１７０は、内側パイロットスワーラ１６２を通って流れるパイロットミキサ空気流１５４を外側パイロットスワーラ１６４を通って流れる空気流から分離するように設計される。スプリッタ１７０は、エンジンの低出力作動時に燃料薄膜化面を形成する収束−発散形の内表面１７４を有する。スプリッタ１７０はまた、パイロットミキサ１４２を通って流れるパイロットミキサ空気流１５４の軸方向速度を低下させて、高温ガスの再循環を可能にする。内側パイロット旋回翼１６６は、それを通って流れる空気を、外側パイロット旋回翼１６８を通って流れる空気と同一方向に旋回させるか、又は、外側パイロット旋回翼１６８がそれを通って流れる空気を旋回させる第２の周方向とは逆方向である第１の周方向に旋回させるように構成することができる。

特に図１を参照すると、メインミキサ１４４は、環状空洞１９２を形成する環状のノズルハウジング１９０を含む。メインミキサ１４４は、パイロットミキサ１４２と同心に整列されたラジアル流入ミキサ又はサイクロンであり、パイロットミキサ１４２の周りで周方向に延びる。メインミキサ１４４は、ノズルハウジング１９０に沿って旋回するメインミキサ空気流１５６を生成する。環状のメイン燃料ノズル５９は、パイロットミキサ１４２とメインミキサ１４４との間で周方向に配置される。より具体的には、メイン燃料ノズル５９は、パイロットミキサ１４２の周りで周方向に延び、センタボデー１４３の半径方向外側においてノズルハウジング１９０の環状空洞１９２内に配置される。

特に図３を参照すると、ノズルハウジング１９０は、噴霧ウエル２２０を含み、燃料が、該噴霧ウエル２２０を通ってメイン燃料ノズル５９の噴霧オリフィス１０６からメインミキサ空気流１５６内に噴射される。環状の半径方向内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６が、半径方向においてメイン燃料ノズル５９とノズルハウジング１９０の外側環状ズル壁１７２との間に配置される。内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６は、それぞれ半径方向内側壁２０２及び外側壁２０４を含み、これら両壁の間には３６０°の環状ギャップ２００がある。３６０°の内側ボス３７０及び外側ボス３７１（さらに図７に示す）が、それぞれ内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６から半径方向内向き及び外向きに延びる。内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６の各々は、それぞれ内側ボス３７０及び外側ボス３７１を貫通しかつ噴霧オリフィス１０６及び噴霧ウエル２２０と整列した複数の孔２０６を含む。内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６は、熔接又は蝋付けのような適当な方法でステム３２（図１に示す）に固定される。図５には、前方蝋付け結合部１７６及び後方蝋付け結合部１７７において互いに蝋付けされた内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６を示している。内側ボス３７０及び外側ボス３７１は、内側蝋付け結合部１７８及び外側蝋付け結合部１７９においてそれぞれメイン燃料ノズル５９及びメイン燃料ノズルハウジング１９０に蝋付けされる。

メイン燃料ノズル５９及び噴霧オリフィス１０６は、内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６内の孔２０６を通して、燃料を半径方向外向きに空洞１９２内に噴射する。環状ギャップ２００を通るクロスフローを防止するために、環状のスリップジョイントシール２０８が、噴霧オリフィス１０６の各オリフィスに整列した内側熱遮蔽体１９４内の各組の孔２０６内に配置される。環状のスリップジョイントシール２０８は、外側壁２０４と内側壁２０２の座ぐり穴２１１の半径方向内端における該内側壁２０２の環状棚部２０９との間に半径方向に捕捉される。環状のスリップジョイントシール２０８は、蝋付け又はその他の方法により内側熱遮蔽体１９４の内側壁２０２に取付けることができる。

図１及び図２を参照すると、ラジアル流入スワーラ１８２は、ハウジング１９０の半径方向外側に配置されて該ハウジングの周りに旋回流と非対称静圧差とを発生させる例示的な非対称サイクロン手段４００の代表的なものである。非対称サイクロン手段４００は、噴霧ウエル２２０のうちの少なくとも２つの間でメインノズル燃料回路１０２の少なくとも一部分をパージするために使用され、メインノズル燃料回路全体をパージすることができるものとして図示している。

図１及び図２５に示すのは、非対称サイクロン手段４００の第１の例示的な実施形態であり、この非対称サイクロン手段４００においては、対称ラジアル流入スワーラ１８２が、ノズル軸線５２と同一直線上になくかつ該ノズル軸線５２に対して斜めになったサイクロン軸線４０２を囲む。サイクロン軸線４０２は、ノズル軸線５２に対して約３度のスキュー角だけ斜めになったものとして図示している。図２６に示すのは、非対称サイクロン手段４００の別の例示的な実施形態であり、この非対称サイクロン手段４００においては、対称ラジアル流入スワーラ１８２が、ノズル軸線５２からオフセット距離Ｄだけ間隔をおいて位置しかつ該ノズル軸線５２に平行なサイクロン軸線４０２を囲む。

図２７に示すのは、非対称サイクロン手段４００のさらに別の例示的な実施形態であり、この非対称サイクロン手段４００は、サイクロン軸線４０２に対して傾斜しかつ該サイクロン軸線４０２の周りを非対称に囲んだ複数の傾斜流れ旋回要素４０４を含み、サイクロン軸線４０２は、この図に示すようにノズル軸線５２と同一直線上にあるようにすることができる。これに代えて、サイクロン軸線４０２は、上述のようにノズル軸線５２に対して斜めにし、或いはノズル軸線５２から間隔をおいて位置するようにすることもできる。傾斜流れ旋回要素４０４の１つの実施形態は、サイクロン軸線４０２の周りで非対称に間隔をおいて配置された旋回翼４１０を含み、該旋回翼４１０のうちの隣接翼間の周方向距離Ｓが一定でなく、図２８に示すようにサイクロン軸線４０２の周りで非対称に変化するようになっている。

傾斜流れ旋回要素４０４の別の実施形態では、旋回翼４１０は、図２９に示すようにサイクロン軸線４０２の周りで旋回角度４０８が非対称に変化している。旋回角度４０８は、サイクロン軸線４０２に垂直な半径Ｒに対して測定する。傾斜流れ旋回要素４０４の別の実施形態では、旋回翼４１０は、図３０に示すようにサイクロン軸線４０２の周りで翼厚さ４１８が非対称に変化している。傾斜流れ旋回要素４０４は、図２８に示すようにサイクロン軸線４０２の周りで非対称に間隔をおいて配置された旋回スロット４１２とすることもできる。旋回スロット４１２は、サイクロン軸線４０２に対して非対称に傾斜させることもできるし、或いはサイクロン軸線４０２の周りでスロット厚さ４１４を非対称に変化させることもできる。

環状の燃料ノズル５９の１つの実施形態は、長手方向に延びて互いに接合された単一対のプレート７６及び７８を有する単一の燃料供給ストリップ６２から形成される。プレートの各々は、幅方向に間隔をおいて長手方向に延びる単一列８０の平行溝８４を有する。プレートは、該プレートの各々内の対向し合う溝８４が整列してメインノズル燃料回路１０２とパイロットノズル燃料回路２８８とを形成するように、互いに接合される。パイロットノズル燃料回路２８８の１つの実施形態は、平行な第１の波形部２９０及び第２の波形部２９２をそれぞれ有する時計方向に延びる環状脚部２８４及び反時計方向に延びる環状脚部２８６を含む。噴霧オリフィス１０６は、円３００に沿ってほぼ整列するように、第１及び第２の波形部２９０及び２９２の交互する波形部内に配置される。

ハウジング１９０は、パイロットノズル燃料回路２８８がパイロット燃料ノズル５８に燃料を供給している間にメインノズル燃料回路１０２をパージするためのパージ手段２１６を有することができる。ハウジングの１つのより具体的な実施形態では、噴霧ウエル２２０は、対称に広がったウエル部分（対称フレアウエル部分）２１８と、噴霧ウエル中心線２２４に関して局所的に上流方向２２６に外向きに広がった非対称に上流側に広がったウエル部分（非対称上流側フレアウエル部分）２２１と、噴霧ウエル中心線２２４に関して局所的に下流方向２２８に外向きに広がった非対称に下流側に広がったウエル部分（非対称下流側フレアウエル部分）２２２とからなる群から選択された少なくとも２つのタイプのウエル部分を有する。時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部２８４及び２８６の各々内にある噴霧オリフィス１０６のうちの隣接噴霧オリフィスは、上記の群から選択された異なるタイプのウエル部分を有する噴霧ウエル２２０と整列させることができる。パージ流制御弁２９８は、第１の燃料回路ブランチ２８０と第２の燃料回路ブランチ２８２との間に流体連通した状態で作動可能に配置することができる。

ハウジング１９０は、パイロットノズル燃料回路２８８がパイロット燃料ノズル５８に燃料を供給している間にメインノズル燃料回路１０２から燃料をパージするためのパージ手段２１６を有する。パージ手段２１６は、第１の例示的な差圧手段２２３として図３、図１４及び図１５に全体的に示されており、差圧手段２２３は、パージ空気２２７でメインノズル燃料回路１０２（図１１に示す）をパージするのに十分な静圧差を噴霧ウエル２２０のうちの少なくとも２つ異なるの噴霧ウエル間に発生させる。差圧手段２２３は、パージング中に比較的高い静圧を有する比較的高い静圧噴霧ウエルと比較的低い静圧を有する比較的低い静圧噴霧ウエルとを含み、これらの噴霧ウエルは、それぞれ符号＋及び−で表してある。高静圧噴霧ウエル及び低静圧噴霧ウエルはまた、パージ空気が流入ウエル＋に入りまた流出ウエル−から出るので、パージ空気流入ウエル＋及びパージ空気流出ウエル−でもある。静圧差は、ノズルハウジング１９０を通って半径方向に延びる噴霧ウエル２２０の形状によりもたらされる。

図３に示す噴霧ウエル２２０は、非対称上流側フレアウエル部分２２１と非対称下流側フレアウエル部分２２２とを有し、これらのウエル部分は、図１３、図１４及び図１５により具体的に示すように、噴霧ウエル２２０の対称ウエル部分２４１から噴霧ウエル中心線２２４に関して非対称に局所的に上流方向及び下流方向に外向きに広がっている。局所的流れ方向２２５、局所的上流方向２２６又は局所的下流方向２２８は、環状のズルハウジング１９０がその周りを囲むノズル軸線５２と平行な軸方向成分２３６と、旋回するメインミキサ空気流１５６によるノズルハウジング１９０の周りでの周方向成分２３４とを有する。非対称フレア噴霧ウエル２２０はまた、噴霧ウエルの対称ウエル部分２４１の周りにリップ部２４０を有しており、局所的な空気圧回復を増進させるか又はそれぞれ非対称上流フレアウエル部分及び非対称下流フレアウエル部分における局所静圧を低下させる。リップ部２４０は、該リップ部から下流側に延びる剥離区域２４４の大きさを増大させる。リップ部２４０は、該リップ部が燃料と空気の混合気を自己着火させてノズルを焼損させるおそれがあるので、魅力的な特徴形状とはいえない。

異なる形状を有する噴霧ウエル２２０の組合せは、上流側非対称フレアウエル部分２２１及び／又は下流側非対称フレアウエル部分２２２と対称フレアウエル部分２１８（図１９に示す）とを含む。対称フレアウエル部分２１８は、それらがパージ空気をウエル内に流入させるために使用されるか又はウエルから流出させるために使用されるかに応じて、それぞれ空気流入ウエル＋又は空気流出ウエル−として使用することができる。上流側及び下流側非対称フレアウエル部分は、それぞれノズルハウジング１９０に沿って旋回するメインミキサ空気流１５６内に、図１４及び図１５に符号＋及び符号−で表した正及び負の静圧変化を作り出す。対称フレアウエル部分２１８は、該対称フレアウエル部分を有する噴霧ウエル２２０において、旋回するメインミキサ空気流１５６内に実質的に何らの静圧上昇も発生させない。３つのタイプの外向きに広がったウエル部分のうちの任意の２つの組合せは、メインノズル燃料回路１０２の少なくとも一部分に静圧差を発生させ、燃料がメインノズル燃料回路１０２からパージされることを可能にする。

噴霧オリフィス１０６のうちの隣接噴霧オリフィスと外向きに広がったウエル部分との１つの配列は、時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部２８４及び２８６内の噴霧オリフィス１０６と整列した噴霧ウエル２２０のうちの隣接噴霧ウエル間に静圧差を生み出す。時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部２８４及び２８６が平行な第１及び第２の波形部２９０及び２９２をそれぞれ有する実施形態においては、噴霧オリフィス１０６を、第１及び第２の波形部２９０及び２９２の交互の波形部内に配置しかつ円３００に沿って円形に整列させる。この実施形態では、時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部２８４及び２８６内の噴霧オリフィス１０６のうちの隣接噴霧オリフィスが、噴霧ウエルの円３００に沿った噴霧ウエル２２０のうちの１つおきの噴霧ウエルと整列する。

従って、円３００に沿った噴霧ウエル２２０のうちの１つおきの噴霧ウエルは、時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部２８４及び２８６内の噴霧オリフィス１０６の隣接対のうちの１つと整列する。図１１には、時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部２８４及び２８６内の噴霧オリフィスのうちの隣接対２８９を示す。隣接オリフィス対２８９の各々内の噴霧オリフィス１０６は、異なる形状（上流側非対称フレアウエル部分２２１、下流側非対称フレアウエル部分２２２及び対称フレアウエル部分２１８）を有する噴霧ウエル２２０と整列する。これはさらに図１３に示しており、この図は、交互になった上流側非対称フレアウエル部分２２１の上流側噴霧ウエル対２６０と下流側非対称フレアウエル部分２２２の下流側噴霧ウエル対２６２とを示している。上流側非対称フレアウエル部分２２１は、パージ空気流入ウエル＋用として使用され、下流側非対称フレアウエル部分２２２は、パージ空気流出ウエル−用として使用される。

噴霧ウエル２２０及び噴霧オリフィス１０６の交互配列を、図１６及び図１７に示す。噴霧ウエル２２０と噴霧オリフィス１０６とは、円３００に沿って配置される。第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２内の時計方向に延びる環状脚部２８４内の全ての噴霧オリフィス１０６は、図１６及び図１７に示すようにパージ空気流入ウエル＋即ち噴霧ウエル２２０と整列する。第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２内の反時計方向に延びる環状脚部２８６内の全ての噴霧オリフィス１０６は、図１６及び図１７に示すようにパージ空気流出ウエル−と整列する。かくして、燃料は、第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２を通して、時計方向に延びる環状脚部２８４内の噴霧オリフィス１０６から反時計方向に延びる環状脚部２８６までパージされ、従ってメインノズル燃料回路１０２がパージされる。

図１８及び図１９には、噴霧ウエル２２０のうちの少なくとも２つの噴霧ウエル間に、メインノズル燃料回路１０２をパージするのに十分な静圧差を発生させるための第２の例示的な差圧手段２８３を示す。噴霧オリフィス１０６と対称フレアウエル部分２１８を備えたそれぞれの噴霧ウエル２２０とは、上流側環状列３２０及び下流側環状列３２２をなすように配列される。噴霧ウエル２２０の上流側環状列３２０は、メインラジアル流入スワーラ１８２とほぼ半径方向に整列する。メインミキサ空気流１５６の一部分は、メインラジアル流入スワーラ１８２からの旋回する半径方向流入流３２４であって、該流入流は、上流側環状列３２０内の噴霧ウエル２２０の近くでノズルハウジング１９０に沿って曲げられる。このことは、上流側環状列３２０内の流入ウエル＋である噴霧ウエル２２０の近くで、メインミキサ空気流１５６内に符号＋で表した比較的高い静圧を生み出し、下流側環状列３２２内の流出ウエル−である噴霧ウエル２２０の近くで、メインミキサ空気流１５６内に符号−で表した比較的低い静圧を生み出す。かくして、燃料は、第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２を通して、上流側環状列３２０内のそれぞれの噴霧ウエル２２０と整列した噴霧オリフィス１０６から下流側環状列３２２内のそれぞれの噴霧ウエル２２０と整列した噴霧オリフィス１０６までパージされる。

メインノズル燃料回路１０２の第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２を流れる燃料流量を制御するための単一の燃料弁４５が図１７に示されている。しかしながら、メインノズル燃料回路１０２は、幹線ライン２８７を省略して２つの燃料弁４５を組込み、該燃料弁４５の各々が、第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２のうちの１つに燃料を供給するようにすることもできる。これは、一方のブランチに燃料が流れている間に他方のブランチ及びその燃料オリフィスを遮断することができるように、ブランチをステージ化することを可能にする。

本明細書に開示した差圧手段は、エンジンが作動し、燃料がパイロット燃料ノズル５８に流れ続けている間に、メイン燃料ノズル５９内の燃料がメインノズル燃料回路１０２から迅速かつ完全にパージされることを可能にする。メインノズル燃料回路１０２をパージする空気を冷却することが望ましいエンジン及びノズル設計の場合もある。図４、図６、図７及び図８に示すのは、パージ中に噴霧ウエルにおける局所静圧を増大させるのに有効な噴霧ウエル２２０に、パージ空気２２７の冷却された部分３４２を供給するための第１のパージ空気冷却手段３４０である。パイロットノズル燃料回路２８８の時計方向に延びる環状パイロット脚部２９４及び反時計方向に延びる環状パイロット脚部２９６（図４、図６及び図７には、反時計方向に延びる環状パイロット脚部２９６のみが示されている）内のパイロット燃料流でパージ空気を冷却するために、パージ空気冷却通路３４４が、メイン燃料ノズル５９を貫いて又は該メイン燃料ノズル５９に沿って延びる。

パージ空気冷却通路３４４は、環状パイロット脚部と熱伝導関係にあり、パージング中に該環状パイロット脚部を通って流れる燃料により冷却される。パージ空気２２７の冷却された部分３４２は、圧縮機吐出空気によって、メイン燃料ノズル５９の外側からパージ空気冷却通路３４４を通って、該圧縮機吐出空気よりも低圧の噴霧ウエル２２０への流れを生じるように加圧されている。貼合せメイン燃料ノズル５９は、パイロットノズル燃料回路２８８内を流れる燃料により冷却され、パージ空気冷却通路３４４がパイロットノズル燃料回路２８８に近ければ近いほど、パージ空気２２７が噴霧ウエル２２０内に入る時、パージ空気２２７の冷却された部分３４２はより低温になることになる。図４に示すパージ空気冷却通路３４４は、メイン燃料ノズル５９を貫通する軸方向に延びる通路３５０を含み、メイン燃料ノズル５９の第１のプレート７６及び第２のプレート７８内に溝をエッチングすることによって形成することできる。パージ空気冷却通路３４４はさらに、軸方向に延びる通路３５０と直列の流れ関係にありかつ半径方向外側の第１のプレート７６を貫通する半径方向に延びる通路３５６を含む。パージ空気２２７の冷却された部分３４２は、パージ空気冷却通路３４４から内側熱遮蔽体１９４とメイン燃料ノズル５９との間の環状の外側ギャップ２０１内に流入する。次いで、冷却された部分３４２は、内側熱遮蔽体１９４の半径方向内表面３７２上に配置され、符号＋で表した比較的高い静圧を生み出す噴霧ウエル２２０である流入ウエル＋と整列した孔２０６を有する、内側ボス３７０を貫通して軸方向に延びる開口３６４を通って流れる。この軸方向に延びる開口３６４は、溝３６７及び／又は孔３６９を含むことができる。ボス３７０を貫通して軸方向に延びる開口３６４は、パージ空気２２７の冷却された部分３４２が孔２０６内に流入しかつ噴霧オリフィス１０６内に半径方向内向きに流入するようにすることを可能にする。

図２１に示すのは、第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２への燃料流量が１つの燃料弁４５によって個々に制御されるようになっている別の設計である。第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２への燃料が遮断された時、パージ空気はこれらのブランチ間を流れることができない。パージ流制御弁２９８は、ブランチ間に作動可能に配置され、ブランチを通して燃料が流れている時には通常閉じられている。パージ流制御弁２９８は、低レベル及び高レベルのパージングを行って、パージング中におけるメイン燃料ノズルの過熱を防止するために使用される。

燃料弁４５のうちの１つにより燃料流が遮断されかつパージ流制御弁２９８が閉じられている時、低レベルのパージングが起こる。流出ウエル−間の小さい相対圧力差は、環状のメイン燃料ノズル内の回路を通して比較的低流量のパージ空気流を圧送して、流出ウエル−にあるオリフィスに供給する。流入ウエル＋間の小さい相対圧力差は、環状のメイン燃料ノズル内の回路を通して比較的低流量のパージ空気流を圧送して、流入ウエル＋にあるオリフィスに供給する。パージ流制御弁２９８が開かれている時は、高レベルのパージングが起こる。このことは、第１の燃料回路ブランチ２８０のオリフィスにおける流入ウエル＋の平均圧力と第２の燃料回路ブランチ２８２のオリフィスにおける流出ウエル−の平均圧力との間の比較的高い圧力差により、パージ空気が第１の燃料回路ブランチ２８０から第２の燃料回路ブランチ２８２に流れることを可能にする。パージングが十分に完了した時、パージ流制御弁２９８は閉じられて、パージング動作を低レベルのパージングへ戻す。このことは、エンジン制御装置によって指令される交互の高いパージ空気流バースト及び低いパージ空気流バーストを使用して、噴射装置の過熱を防止しながらパージ効果を改善することを可能にすることになる。

許容可能な最長の高パージ継続時間は、一般にＰ３、Ｔ３、及びＷｆの関数であり、それらに従って計画されることになる。Ｐ３及びＴ３はタービン圧力及び温度であり、Ｗｆは燃料流量である。パージ流制御弁２９８はまた、図１８に示す第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２間で使用することもできる。この構成においては、パージ流制御弁２９８は、燃料が流れている間は開かれ、高レベルのパージング中には開かれ、また低レベルのパージング中には閉じられる。

噴霧ウエル２２０及び噴霧オリフィス１０６のもう１つの別の構成が、図２２及び図２３に示されている。噴霧ウエル２２０及び噴霧オリフィス１０６は、円に沿って配置される。図２２に示すのは、符号＋で表した比較的高い静圧の噴霧ウエルと整列した噴霧オリフィス１０６の半円列である。図２３に示すのは、符号−で表した比較的低い静圧の噴霧ウエルと整列した噴霧オリフィス１０６の半円列である。図２４は、パージ空気流入ウエル＋及び流出ウエル−と整列したオリフィス１０６に燃料を供給する第１の燃料回路ブランチ２８０及び第２の燃料回路ブランチ２８２を示す。

図５に示すのは、パージ空気２２７の冷却された部分３４２を供給するための第２のパージ空気冷却手段３８０である。パージ空気冷却通路３４４が、メイン燃料ノズル５９と最内側の環状熱遮蔽体３８４との間の最内側の環状ギャップ３８６を通って延びて、パイロットノズル燃料回路２８８内を流れるパイロット燃料流でパージ空気を冷却する。パージ空気２２７の冷却された部分３４２は、最内側の環状熱遮蔽体３８４内の冷却孔３８２を通して及び／又は最内側の環状熱遮蔽体３８４と半径方向内側熱遮蔽体１９４及び外側熱遮蔽体１９６の端部との間の滑り嵌め接続部３８８を通して流れることができる。冷却孔３８２及び滑り嵌め接続部３８８は、空気冷却通路３４４が、メイン燃料ノズル５９を通してではなく該メイン燃料ノズル５９の周りで延び、それでも依然として環状パイロット脚部と熱伝導関係にあり、かつパージング中に該環状パイロット脚部を通って運ばれる燃料によって冷却されることを可能にする。

本明細書では本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものについて説明してきたが、当業者には本明細書における教示から本発明のその他の変更が明らかであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

非対称サイクロンを有する燃料ノズル組立体の例示的な実施形態を備えたガスタービンエンジン燃焼器の断面図。 図１に示す燃料ノズル組立体を備えた燃料噴射装置の拡大断面図。 図２に示す燃料ノズル組立体の拡大断面図。 冷却したパージ空気を使用する第１の別形態の燃料ノズル組立体の一部分の拡大断面図。 冷却したパージ空気を使用する第２の別形態の燃料ノズル組立体の一部分の拡大断面図。 図５に示す第２の別形態の燃料ノズル組立体におけるパージ空気冷却通路の拡大断面図。 図４、図５及び図６に示す噴霧ウエルとメイン燃料ノズルを囲む熱遮蔽体を通るパージ空気冷却通路の部分との拡大断面図。 図７に示す噴霧ウエルとメイン燃料ノズルを囲む熱遮蔽体の部分との半径方向外向きに見た斜視図。 図２の線９−９に沿った、燃料ストリップの断面図。 図１に示す燃料ストリップを形成するために使用するプレートの平面図。 図１に示す燃料噴射装置の燃料回路の概略図。 図１１に示す燃料回路を備えた燃料ストリップの斜視図。 非対称に広がった静圧差のある噴霧ウエルを備えた、図３に示すハウジングの一部分の斜視図。 図１３に示す比較的高い静圧を有する噴霧ウエルの断面図。 図１３に示す比較的低い静圧を有する噴霧ウエルの断面図。 比較的高い静圧を有する噴霧ウエルと比較的低い静圧を有する噴霧ウエルとを備えた燃料噴射装置の概略図。 図１６に示す燃料噴射装置のための燃料回路の概略図。 図１６に示す燃料噴射装置のための別形態の燃料回路の概略図。 ミキサ流を曲げる静圧差を有する対称な断面をもつ噴霧ウエルの２つの列を備えたハウジングの断面図。 図１９に示すハウジングの一部分の斜視図。 燃料噴射装置のための燃料回路ブランチ間にパージ流制御弁が配置された概略図。 比較的高い静圧を有する噴霧ウエルと整列したオリフィスの半円列を備えたハウジングの一側面の断面図。 比較的低い静圧を有する噴霧ウエルと整列したオリフィスの半円列を備えた、図２２に示すハウジングの第２の側面の断面図。 図２２及び図２３に示す燃料噴射装置及びハウジングのための燃料回路の概略図。 図１及び図２に示すようなノズル軸線に対して斜めになったサイクロン軸線を有する非対称サイクロンの拡大側面図。 ノズル軸線に平行でありかつ該ノズル軸線からオフセットしたサイクロン軸線を有する非対称サイクロンの拡大側面図。 図１及び図２に示すようなノズル軸線と同一直線上で斜めになったサイクロン軸線を有する非対称サイクロンの拡大側面図。 図２７の線２８−２８に沿った、サイクロン軸線の周りで旋回角度を非対称に変化させた非対称サイクロンの後方から前方に見た図。 図２７の線２９−２９に沿った、サイクロン軸線の周りで翼厚さを非対称に変化させた翼を備えた非対称サイクロンの後方から前方に見た図。 図２７の線３０−３０に沿った、サイクロン軸線の周りで翼厚さを非対称に変化させた翼を備えた非対称サイクロンの後方から前方に見た図。

符号の説明

１０ 燃料噴射装置
１６ 燃焼器
１８ 燃焼域
２０ 外側ライナ
２２ 内側ライナ
２６ 燃焼器ケーシング
３２ 中空ステム
３４ ドーム
３６ 燃焼域の上流端
４０ ミキサ組立体
４２ 弁組立体
５２ ノズル軸線
５８ パイロット燃料ノズル
５９ メイン燃料ノズル
６２ 燃料供給ストリップ
１０６ 噴霧オリフィス
１４２ パイロットミキサ
１４４ メインミキサ
１６０ パイロットスワーラ
１８０ メインアキシャルスワーラ
１８２ ラジアル流入スワーラ
１９０ ノズルハウジング
１９２ 環状空洞

Claims (9)

1. ノズル軸線（５２）の周りを囲む環状のノズルハウジング（１９０）と、
   前記ノズルハウジング（１９０）内でノズル軸線（５２）を囲み、少なくとも１つのメインノズル燃料回路（１０２）とパイロットノズル燃料回路（２８８）とを含む環状の燃料ノズル（５９）と、
   前記環状の燃料ノズル（５９）を通るメインノズル燃料回路（１０２）から離れるように半径方向に延びる噴霧オリフィス（１０６）と、
   前記ノズルハウジング（１９０）を貫通して半径方向に延び、前記噴霧オリフィス（１０６）と整列した噴霧ウエル（２２０）と、
   前記ハウジング（１９０）の半径方向外側に配置されて、前記ノズルの回りに旋回流を発生させまた前記ハウジングの周りに非対称静圧差を発生させる非対称サイクロン手段（４００）と、
   を含み、
   前記ハウジング（１９０）は、前記パイロットノズル燃料回路（２８８）がパイロット燃料ノズル（５８）に燃料を供給している間に前記メインノズル燃料回路（１０２）をパージするためのパージ手段を有し、
   前記噴霧ウエル（２２０）が、対称フレアウエル部分（２１８）と、噴霧ウエル中心線（２２４）に関して局所的に上流方向（２２６）に外向きに広がった非対称上流側フレアウエル部分（２２１）と、噴霧ウエル中心線（２２４）に関して局所的に下流方向（２２８）に外向きに広がった非対称下流側フレアウエル部分（２２１）とからなる群から選択された少なくとも２つのタイプのウエル部分（２２２）を有する
   ことを特徴とする、燃料噴射装置（１０）。
2. 前記非対称サイクロン手段（４００）が、ノズル軸線（５２）と同一直線上にないサイクロン軸線（４０２）の周りを囲む非対称ラジアル流入スワーラ（１８２）である、請求項１記載の燃料噴射装置（１０）。
3. 前記サイクロン軸線（４０２）が、ノズル軸線（５２）から間隔をおいて位置しかつ該ノズル軸線（５２）に平行である、請求項２記載の燃料噴射装置（１０）。
4. 前記サイクロン軸線（４０２）が、ノズル軸線（５２）に対して斜めになっている、請求項２記載の燃料噴射装置（１０）。
5. 前記非対称サイクロン手段（４００）が、サイクロン軸線（４０２）に対して傾斜しかつ該サイクロン軸線（４０２）の周りを非対称に囲んだ複数の傾斜流れ旋回要素である、請求項１記載の燃料噴射装置（１０）。
6. 前記サイクロン軸線（４０２）がノズル軸線（５２）と同一直線上にあることをさらに特徴とする、請求項５記載の燃料噴射装置（１０）。
7. 前記環状の燃料ノズル（５９）が、長手方向に延びて互いに接合された単一対のプレート（７６及び７８）を有する単一の燃料供給ストリップ（６２）から形成され、
   前記プレートの各々が、幅方向に間隔をおいて長手方向に延びる単一列（８０）の平行溝を有し、
   前記プレートは、該プレートの各々内の対向し合う溝が整列してメインノズル燃料回路（１０２）とパイロットノズル燃料回路（２８８）とを形成するように、互いに接合されている、
   ことをさらに特徴とする、請求項１記載の燃料噴射装置（１０）。
8. 前記メインノズル燃料回路（１０２）が、平行な第１及び第２の波形部（２９０及び２９２）をそれぞれ有する時計方向及び反時計方向に延びる環状脚部（２８４及び２８６）をさらに含む、請求項７記載の燃料噴射装置（１０）。
9. 半径方向外側ライナ（２０）と、
   前記半径方向外側ライナ（２０）との間に燃焼域（１８）を形成する半径方向内側ライナ（２２）と、
   前記燃焼域（１８）の上流に設けられた、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燃料噴射装置（１０）と
   を備える燃焼器（１６）。

Images