燃焼タービンエンジンの燃焼器に関する装置およびフィルタリングシステム
【課題】大きな有効流れ面積を有し、コスト効率が高く、多様な燃料で動作し、耐久性があるフィルタリングシステムを備える燃焼タービンエンジンの燃焼器を提供すること。
【解決手段】外壁で画定されたチャンバであり、前端付近で外壁を貫通して画定された窓１５６と後端付近に配置された少なくとも１つの燃料噴射器との間に流路を形成するチャンバと、窓１５６の少なくとも一部の上に少なくとも２層のスクリーン１６０および窓１５６の残りの部分の上に少なくとも１層のスクリーン１６０を備える多層スクリーンフィルタ１６０とを含む、燃焼タービンエンジンの燃焼器１１２。窓１５６は、前端および前部、ならびに後端および後部を含む。多層スクリーンフィルタ１６０は、窓１５６の後部が少なくとも２層のスクリーン１６０を含み、窓１５６の前部が、窓１５６の後部より１層少ないスクリーン１６０を含むように構成される。
【解決手段】外壁で画定されたチャンバであり、前端付近で外壁を貫通して画定された窓１５６と後端付近に配置された少なくとも１つの燃料噴射器との間に流路を形成するチャンバと、窓１５６の少なくとも一部の上に少なくとも２層のスクリーン１６０および窓１５６の残りの部分の上に少なくとも１層のスクリーン１６０を備える多層スクリーンフィルタ１６０とを含む、燃焼タービンエンジンの燃焼器１１２。窓１５６は、前端および前部、ならびに後端および後部を含む。多層スクリーンフィルタ１６０は、窓１５６の後部が少なくとも２層のスクリーン１６０を含み、窓１５６の前部が、窓１５６の後部より１層少ないスクリーン１６０を含むように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、燃焼タービンエンジンの燃焼器の効率、性能および／または動作を改良するための装置およびシステムに関する。より具体的には、しかし限定するものではないが、本出願は、燃焼器内の改良された空気吸入口、空気フィルタおよび／または流れ調整器のための装置およびシステムに関する。（本発明は、以下、発電用燃焼タービンエンジンの燃焼システム内のその好ましい使用法のうちの１つに関して提示されるが、本明細書で説明される発明の使用法は他の種類の燃焼タービンエンジンに適用できるものであり、上記に限定されないことが当業者には理解されることに留意されたい。）
【背景技術】
【０００２】
燃焼タービンエンジンが、微小流路燃料噴射器を含む燃焼器を運転できることは、当業者には理解されよう。微小流路燃料噴射器は、一連の小さな流路（ｃｈａｎｎｅｌ）を通って燃料／空気の混合気を導入するので、そのように名付けられている。これらの種類の燃料噴射器は、予混合燃料の所望の流れを燃焼室に送出するのに効果的であり、一定の用途において性能上の利点をもたらし、同時に、そのエンジンで燃焼することが可能な燃料の種類に関して柔軟性を与える。しかし、本明細書で「微小流路燃料噴射器」と呼ばれるこの種類の燃料噴射器は、圧縮機が燃焼器に供給する圧縮空気流に含まれる可能性のある小粒子により閉塞しやすい。すなわち、微小流路は、大抵の従来の燃料噴射器では問題にならなかったはずの小粒子によって詰まる可能性がある。一般に、そのような目詰まりは、エンジン性能を不十分なものにし、燃料噴射器および燃焼システムに重大な損傷を引き起こす可能性がある。場合によっては、閉塞のために、実際に火炎が燃焼室から燃料噴射器内に移動し、それにより噴射器が損傷することがある。
【０００３】
その結果、微小流路噴射器を含む燃焼器は、一般に、微小流路を塞ぐ可能性のある粒子を取り除くために、噴射器の上流にフィルタを提供する。このフィルタは、一般に、蓋組立体を貫通して形成される開口すなわち「窓」の上に配置されたスクリーンからなることが理解されよう。捕捉しなければならない粒子の寸法は小さいので、スクリーンは、微細メッシュを持たなければならない。当然ながら、このことは、スクリーンが大きな閉塞率を有すること、すなわち、スクリーンのメッシュが、燃焼器に入る空気が通って流れなければならない窓面積の大部分を塞ぐことを意味する。これらの種類のフィルタリングの用途で使用されるスクリーンでは、５０％以上の閉塞率が一般的である。加えて、蓋組立体内の窓は、寸法が限定される。蓋組立体は、基本的に、エンドカバーと接続されるところから後方に、片持ち梁式で支えられるので、蓋組立体のこの前部分が、蓋組立体の後部分を構造的に支持することが理解されよう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３８７１８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの不可避な設計上の制約、すなわちスクリーンの微細メッシュと限定された窓面積、との組合せは、そこを通過しなければならない空気の供給を考えると、制約的な有効流れ面積をもたらす。すなわち、以下により詳細に説明するように、一般に、窓の上に直接置かれた微細メッシュのスクリーンを含む、従来のスクリーン／窓の構成は、比較的高い圧力降下を引き起こす有効流れ面積をもたらし、これは当然ながら、エンジン性能に悪影響を与える。その結果、燃焼のこの部分に対して、より効果的な構成が必要である。そのような改良は、ユニットに対して必要な構造的支持を依然として維持しながら、蓋組立体の前部分を通る、より大きい有効流れ面積を提供するべきである。加えて、成果を収める改良は、製作および組み付けのコスト効率が高く、稼働中の燃焼タービンにレトロフィットすることができるべきである。任意のそのような改良は、運転において柔軟であるべきである。すなわち、改良は、多様な条件の下で、異なる種類の燃料で機能すべきである。さらに、高められた空力性能特性を与えられながら、耐久性があり、実施においてコスト効率が高いフィルタリングエレメントは、当分野におけるかなりの必要を満たすであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本出願は、外壁で画定されたチャンバであり、チャンバの前端付近で外壁を貫通して画定された窓とチャンバの後端付近に配置された少なくとも１つの燃料噴射器との間に流路を形成するチャンバと、窓の少なくとも一部の上に少なくとも２層のスクリーンおよび窓の残りの部分の上に少なくとも１層のスクリーンを備える多層スクリーンフィルタとを含む燃焼器エンジンを説明する。窓は、前端および前部、ならびに後端および後部を含む。多層スクリーンフィルタは、運転中に窓を通ってチャンバに入る圧縮空気の供給が少なくとも１層のスクリーンを通過するように、窓の上に配置される。多層スクリーンフィルタは、窓の後部が少なくとも２層のスクリーンを含み、窓の前部が、窓の後部より１層少ないスクリーンを含むように構成される。
【０００７】
いくつかの実施形態では、多層スクリーンフィルタは、窓の後部が２層のスクリーンを含み、窓の前部が１層のスクリーンを含み、窓の前部が窓の軸長のほぼ半分の長さを含み、窓の後部が残りの長さを含むように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、窓は、前部と後部との間に位置する中間部を含む。多層スクリーンフィルタは、窓の後部が少なくとも３層のスクリーンを含み、窓の中間部が窓の後部より１層少ないスクリーンを含むように構成される。窓の前部は、窓の中間部より１層少ないスクリーンを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、窓の前部が、窓の軸長のほぼ１／３の長さを含み、窓の中間部が窓の軸長のほぼ１／３の長さを含み、窓の後部が窓の軸長のほぼ１／３の長さを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、スクリーンの層のそれぞれが、ほぼ同じメッシュサイズを含む。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、０．０１５平方インチ（９．６８ｍｍ2）以下のサイズを有する開口を備える。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、０．０００９〜０．００２５平方インチ（０．５８１〜１．６１ｍｍ2）の範囲を有する開口を含む。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、微小流路燃料噴射器内の最小の流路の寸法に相当する。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、少なくとも５０％の閉塞率に相当する。
【００１１】
いくつかの実施形態では、チャンバおよび外壁が、円筒形の蓋組立体を備え、窓が、軸方向に並べられた一対の長辺と円周方向に並べられた一対の短辺とを有する矩形の形状を含み、窓が、円筒形の蓋組立体の外周周りに均等に間隔を空けて置かれ、ストラットが、それぞれ一対の隣接する窓の間に画定され、ストラットおよび窓が、それぞれ円周方向に延びる距離からなる幅と、それぞれ軸方向に延びる距離からなる長さとを有する。いくつかの実施形態では、蓋組立体がエンドカバーと共に構成された第１の接続部から流れスリーブと共に構成された第２の接続部まで後方に延び、燃料噴射器が微小流路燃料噴射器を備え、スクリーンが、微小流路燃料噴射器内の流路の寸法に相当する所定のメッシュサイズを含む。
【００１２】
本出願の上記その他の特徴は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を、図面および添付の特許請求の範囲を併せて吟味すれば、明らかとなろう。
【００１３】
本発明の上記その他の態様は、以下の本発明の例示的実施形態のより詳細な説明を、添付の図面と併せて入念に読めば、より完全に理解され、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本出願の実施形態を使用できる、例示的タービンエンジンを示す概略図である。
【図２】ガスタービンで使用できる例示的圧縮機の断面図である。
【図３】図１のガスタービンエンジンで使用できる例示的タービンの断面図である。
【図４】本発明が使用できる、図１のガスタービンエンジンで使用されうる例示的燃焼器の断面図である。
【図５】本発明が使用できる例示的燃焼器の透視切断図である。
【図６】従来設計によるスクリーン組立体を含む図５の燃焼器の蓋組立体の透視切断図である。
【図７】図６のスクリーン組立体の拡大図である。
【図８】本出願の例示的実施形態による、スタンドオフを有するスクリーン組立体の透視切断図である。
【図９】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有するスクリーン組立体の透視切断図である。
【図１０】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に配置されうるスタンドオフの側面図である。
【図１１】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に配置されうるスタンドオフの側面図である。
【図１２】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に配置されうる離散的スタンドオフの側面図である。
【図１３】本出願の例示的実施形態による離散的スタンドオフの断面図である。
【図１４】本出願の代替実施形態による離散的スタンドオフの断面図である。
【図１５】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に組み合わされうるスタンドオフストリップおよび離散的スタンドオフの側面図である。
【図１６】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有する層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【図１７】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有する層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【図１８】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有する層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【図１９】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを持たない一用途の層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述され、以下で述べるように、本発明は、燃焼タービンエンジンの燃焼システムにおける好ましい使用法のうちの１つに関連して提示される。以後、本発明は、主として、この使用法に関して説明されるが、この説明は単なる例であって、具体的に限定されない限り、限定されるものではない。本発明の使用法が、数種類の燃焼タービンエンジンに適用されうることは、当業者には理解されよう。
【００１６】
次に図を参照すると、図１は、本発明の実施形態が使用できるガスタービンエンジン１００の概略図を示す。一般に、ガスタービンエンジンは、圧縮空気流の中で燃料が燃焼することによって生成される高温ガスの圧力流からエネルギーを抽出することによって動作する。図１に示すように、ガスタービンエンジン１００は、共通のシャフトすなわちロータで下流のタービン部すなわちタービン１１０に機械的に連結された軸流圧縮機１０６と、図示のように、圧縮機１０６とタービン１１０との間に配置されたキャン燃焼器（ｃａｎ ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ）である燃焼システム１１２とを用いて構成されうる。
【００１７】
図２は、ガスタービンエンジン１００で使用されうる軸流圧縮機１０６の図を示す。図示のように、圧縮機１０６は、複数の段を含むことができる。各段は、一列に並んだ圧縮機のロータブレード１２０と、それに続く一列に並んだ圧縮機のステータブレード１２２とを含むことができる。その結果、第１の段は、中心シャフト周りに回転する一列に並んだ圧縮機のロータブレード１２０と、それに続く、運転中に静止したままの一列に並んだ圧縮機のステータブレード１２２とを含むことができる。一般に、圧縮機のステータブレード１２２は、円周方向に互いに間隔を空けて置かれ、回転軸周りに固定される。圧縮機のロータブレード１２０は、ロータ軸周りに円周方向に間隔を空けて置かれ、運転中にシャフト周りに回転する。当業者には理解されるように、圧縮機のロータブレード１２０は、シャフト周りに回転するときに、圧縮機１０６を通って流れる空気または作動流体に運動エネルギーを与えるように構成される。当業者には理解されるように、圧縮機１０６は、図２に示す段以降に、多くの他の段を有してよい。付加的な段のそれぞれが、複数の、円周方向に間隔を空けて置かれた圧縮機のロータブレード１２０と、それに続く複数の、円周方向に間隔を空けて置かれた圧縮機のステータブレード１２２とを含むことができる。
【００１８】
図３は、ガスタービンエンジン１００で使用されうる例示的タービン部すなわちタービン１１０の部分図を示す。タービン１１０は、複数の段を含むことができる。３つの例示的な段を示すが、より多いかまたはより少ない段が、タービン１１０に存在してよい。第１の段は、運転中にシャフト周りに回転する複数のタービンバケットすなわちタービンのロータブレード１２６と、運転中に静止したままの複数のノズルまたはタービンのステータブレード１２８とを含む。一般に、タービンのステータブレード１２８は、互いに円周方向に間隔を空けて置かれ、回転軸周りに固定される。タービンのロータブレード１２６は、シャフト（図示せず）周りに回転するために、タービンホイール（図示せず）に取り付けられうる。タービン１１０の第２の段が、同様に示される。第２の段は、同様に、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのステータブレード１２８と、それに続く、回転用のタービンホイールに同様に取り付けられた、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのロータブレード１２６とを含むことができる。第３の段が同様に示され、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのステータブレード１２８とタービンのロータブレード１２６とを同様に含む。タービンのステータブレード１２８およびタービンのロータブレード１２６は、タービン１１０の高温ガスの通路の中に位置することが理解されよう。高温ガスの通路を通る高温ガスの流れの方向を、矢印で示す。当業者には理解されるように、タービン１１０は、図３に示す段以降に、多くの他の段を有してよい。付加的な段のそれぞれが、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのステータブレード１２８と、それに続く、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのロータブレード１２６とを含むことができる。
【００１９】
上述の性質のガスタービンエンジンは、以下のように動作することができる。軸流圧縮機１０６内の圧縮機のロータブレード１２０の回転で、空気流が圧縮される。燃焼器１１２では、以下により詳細に説明するように、圧縮空気が燃料と混合され、点火されたときに、エネルギーが放出される。結果としてもたらされる燃焼器１１２からの高温ガス流は、次いでタービンのロータブレード１２６の上に誘導され、そのことが、シャフト周りのタービンのロータブレード１２６の回転を誘起し、その結果、高温のガス流のエネルギーが回転シャフトの機械的エネルギーに変換される。シャフトの機械的エネルギーは、次いで、圧縮機のロータブレード１２０の回転を駆動するために使用されてよく、それにより、必要な圧縮空気の供給が生成され、また同様に、例えば発電機が電気を生成する。
【００２０】
さらに進む前に、本発明を明確に伝達するために、タービンエンジンおよび関連システム、とりわけ燃焼器システムの一定の部品もしくは機械要素に言及し、説明する専門用語を選択することが必要となろうことが理解されよう。可能であれば常に、産業界の専門用語が、その容認されている意味と同じ形で使用され採用されるであろう。しかし、任意のそのような専門用語は、広い意味が与えられ、本明細書が狙いとする意味および添付の特許請求の範囲が、不当に限定されるように狭く解釈されるものではないことが意図される。多くの場合、特定の要素がいくつかの異なる用語を使用して言及されてよいことが、当業者には理解されよう。加えて、本明細書で単一部品として説明されてよいものが、別の文脈において、いくつかの要素部品を含んでよく、またいくつかの要素部品からなるように言及されてよく、あるいは、本明細書で複数の要素部品を含むように説明されてよいものが、単一部品として作られてよく、また場合によっては単一部品として言及されてよい。そのため、本明細書で説明する本発明の範囲の理解においては、提供された専門用語および説明だけでなく、本明細書で提供されるような、要素の構造、構成、機能、および／または使用法にも、注意が払われるべきである。
【００２１】
加えて、いくつかの記述的用語は、本明細書で規則通りに使用されてよく、そのことは、この時点でこれらの用語を定義するのに有用でありうる。本明細書で使用法を与えられたこれらの用語および定義は、以下の通りである。用語「ロータブレード」は、さらなる特殊性はなく、圧縮機かタービンのいずれかの回転ブレードに言及し、その回転ブレードは、圧縮機のロータブレードおよびタービンのロータブレードの両方を含む。用語「ステータブレード」は、さらなる特殊性はなく、圧縮機かタービンのいずれかの静止ブレードに言及し、その静止ブレードは、圧縮機のステータブレードおよびタービンのステータブレードの両方を含む。用語「ブレード」は、本明細書では、両方の種類のブレードに言及するために使用される。したがって、さらなる特殊性はなく、用語「ブレード」は、圧縮機のロータブレード、圧縮機のステータブレード、タービンのロータブレード、およびタービンのステータブレードを含めて、すべての種類のタービンエンジンブレードを包含する。
【００２２】
さらに、本明細書で使用されるように、「前の」および「後ろの」は、タービンエンジン１００の前端にあると表現される圧縮機１０６、およびタービンエンジン１００の後端にあると表現されるタービン部１１０、の位置に対する方向を示す。したがって、「前の」は、圧縮機１０６に向かう方向を示し、一方「後ろの」は、タービン部１１０に向かう方向を示す。用語「上流の」および「下流の」は、タービンエンジン１００を通る作動流体の流れに対する方向を示し、圧縮機１０６またはタービン１１０の内部で方向を説明するために使用される場合に、それぞれ、「前の」および「後ろの」と同じ意味で使用されることが多い。しかし、燃焼器１１２では、作動流体が前方および後方の両方向に流れることが理解されよう。すなわち、圧縮機１０６からの圧縮空気の供給は、一般に、燃焼器１１２に入り、狭い環帯（ａｎｎｕｌｕｓ）内を前方に（すなわち、圧縮機に向かって）流れる。次いで、この流れは、圧縮空気が蓋組立体の中に誘導されるときに反対方向に向けられ、燃焼器１０６の燃料噴射器に向かって移動する。そのため、用語「下流の」および「上流の」は、燃焼器の動作の説明と併せて使用されるので、流れの方向に言及し、作動流体がエンジンの圧縮機に向かうかタービン部に向かうかについては無関係である。
【００２３】
また、用語「半径方向の」、「軸方向の」および「円周方向の」は、燃焼器が通常、円筒形の形状を有するため、本明細書で使用されうる。用語「半径方向の」は、軸に垂直な運動または位置に言及し、多くの場合「キャン（ｃａｎ）」燃焼器と呼ばれる円筒形の燃焼器に関して、円筒形の形状の中心軸に垂直な運動または位置に言及する。また多くの場合、その用語は、中心軸に関して半径方向の、異なる位置にある部品を説明するために必要とされる。この場合は、第１の要素が第２の要素よりも軸の近くにあるならば、本明細書では、第１の要素は第２の要素の「半径方向内側に」または「中心線寄りに」あると記述されてよい。一方、第１の要素が第２の要素よりも軸から遠くにあるならば、本明細書では、第１の要素は第２の要素の「半径方向外側に」または「中心線の外側寄りに」あると記述されてよい。用語「軸方向の」は、軸に平行な運動または位置に言及する。最後に、用語「円周方向の」は、軸周りの運動または位置に言及する。
【００２４】
図４および図５は、本発明の実施形態が使用されうるガスタービンエンジンで使用されうる例示的燃焼器１３０を示す。当業者には理解されるように、燃焼器１３０は、必要な空気および燃料を燃焼器に供給する種々のマニホールドを一般的に含むヘッドエンド（ｈｅａｄｅｎｄ）１３４と、エンドカバー１３６とを含むことができる。複数の燃料配管１３７は、エンドカバー１３６を貫通して、前ケース（ｆｏｒｗａｒｄ ｃａｓｅ）すなわち蓋組立体１４０の後端に配置された燃料ノズルすなわち燃料噴射器１３８まで延びることができる。蓋組立体１４０は、一般に形状が円筒形であり、前端でエンドカバー１３６に固定されることが理解されよう。
【００２５】
一般に、燃料噴射器１３８は、燃焼のために燃料と空気の混合気を集合させる。燃料は、例えば天然ガスであってよく、空気は、圧縮機から供給された圧縮空気（その流れが図４にいくつかの矢印で示される）であってよい。当業者には理解されるように、燃料噴射器１３８の下流は、燃焼が発生する燃焼チャンバ１４１である。燃焼チャンバ１４１は、一般に、流れスリーブ（ｆｌｏｗ ｓｌｅｅｖｅ）１４４内に囲まれるライナ１４６で画定される。流れスリーブ１４４とライナ１４６との間に、環帯が形成される。ライナ１４６から、流れがタービン部（図４に示さず）に向かって下流に移動するにつれて、遷移部片（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｐｉｅｃｅ）１４８は、ライナの円形断面から環状断面に流れを遷移させる。遷移部片の衝突スリーブ１５０（以後、「衝突スリーブ１５０」）は、遷移部片１４８を包含することができ、同様に、衝突スリーブ１５０と遷移部片１４８との間に環帯が生成される。遷移部片１４８の下流端において、遷移部片の後フレーム１５２は、作動流体の流れを、タービン１１０の第１の段の中に配置されたエーロフォイル（ａｉｒｆｏｉｌ）に向けて誘導することができる。流れスリーブ１４４および衝突スリーブ１５０は、典型的には、そこを通して形成され、圧縮機１０６からの圧縮空気の衝突する流れが流れスリーブ１４４とライナ１４６との間および衝突スリーブ１５０と遷移部片１４８との間に形成される空洞に入ることを可能にする、衝突アパチャ（図４に示さず）を有することが理解されよう。衝突アパチャを通る圧縮空気の流れは、ライナ１４６の外側の表面および遷移部片１４８を、対流によって冷却する。
【００２６】
図５に示すように、蓋組立体１４０は、圧縮空気の供給がそこを通して蓋組立体１４０の内部に入る、一連の開口すなわち窓１５６を含んでよい。窓１５６は、図示のように、軸方向に並べられた一対の長辺と円周方向に並べられた一対の短辺とを有する矩形の、ほぼ矩形の形状であってよい。窓１５６は、円筒形の蓋組立体の外周の周りに間隔を空けて、互いに平行に配列されてよい。この配置において、ストラット（ｓｔｒｕｔ）１５８が、窓１５６それぞれの間に画定され、運転中に蓋組立体の構造を支持することが理解されよう。局部的な応力集中を防止するために、窓１５６の矩形の形状は、図示のように、丸められた、またはフィレットを付けられた隅を有してよい。
【００２７】
燃料噴射器１３８は、微小流路燃料噴射器を備えることができる。微小流路燃料噴射器は、複数の小さな流路すなわち微小流路を通して燃料／空気の混合気を導入するので、そのように名付けられる。本明細書で使用するように、「微小流路」は、０．０５平方インチ（０．３２３ｃｍ2）以下の流路断面積（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ａｒｅａ）を有する流路を含む。この種類の流路構成は、予混合燃料および空気の所望の流れを燃焼チャンバ１４１に送出するのに効果的である。当業者には理解されるように、この種類の流路構成は、一定の用途において性能上の利点をもたらし、同時に、エンジンが燃焼可能な燃料の種類に関してより大きな柔軟性を与える。しかし、この種類の燃料噴射器は、一般に、圧縮機で供給される圧縮空気流に含まれる可能性のある小粒子が引き起こす閉塞を発生しやすい。微小流路は、大抵の従来の燃料噴射器（すなわち、微小流路を使用しない燃料噴射器）には問題にならなかったであろうほどの小さな粒子によって、詰まる可能性がある。一般に、そのような目詰まりは、エンジン性能を不十分なものにし、燃料噴射器および燃焼システムに重大な損傷を引き起こす可能性がある。その結果、微小流路噴射器を含む燃焼器は、通常、損傷を与える可能性のある粒子を取り除くために、噴射器の上流にフィルタを設ける。図６〜図７に示すように、広く使用されている１種類のフィルタは、窓１５６の上に配置されたスクリーンフィルタすなわちスクリーン１６０である。この種類のフィルタは、良好に機能し、製造および組み付けに対してコスト効率が高いので、使用される。
【００２８】
当業者には容易に理解されるように、蓋組立体１４０の構造的要件を考慮すると、窓１５６の寸法は制限される。このことは、蓋組立体１４０の前部分が、蓋組立体１４０の後部分を支えなければならないためである。というのは、蓋組立体１４０は、基本的に、エンドカバー１３６と接続されるところから後方に、片持ち梁式で支えられるからである。そのため、一般に、図５〜図７に示すように、一連のストラット１５８が隣接する窓１５６の間に維持され、それにより、構造は適切に指示される。典型的には、ストラット１５８は、要求される支持を提供するために、十分な円周方向の幅を有して設計されなければならない。ストラット１５８の寸法は縮小されてよいが、その縮小は、蓋組立体１４０を、より高価な材料、より複雑な構造形状、またはより高価な製造方法のいずれかを用いて構築することが必要となり、一般に、高コストを来す。その結果、典型的には、図６に示すように、ストラット１５８の幅（すなわち、ストラット１５８が円周方向に延びる距離）は、窓１５６の幅（すなわち、窓１５６が円周方向に延びる距離）とほぼ同じである。加えて、同様に、窓１５６の長さ（すなわち、窓１５６が軸方向に延びる距離）が、構造的な配慮のために、さらに制限される。
【００２９】
これらの不可避な設計上の制約、すなわちスクリーン１６０の微細メッシュと限定された窓１５６の面積との組合せは、窓を通過しなければならない空気の供給を考えると、過度に制約的な、窓を通る有効流れ面積をもたらす。加えて、従来のスクリーン１６０／窓１５６の構成は、蓋組立体の窓１５６の外面に対して実質的に同一平面上に、スクリーン１６０を配置する。蓋組立体１４０の外面が、スクリーン１６０を支持する（すなわち、スクリーン１６０は、全体的に、窓１５６にわたって広げられ、蓋組立体１４０の外面の上に直接置かれ、蓋組立体１４０の外面で支持される）。図７に最も明確に示す、従来のスクリーン配置は、過度に限定的な流れ面積の問題を緩和するために、何も実施しない。したがって、使用上、従来の組立体は、多くの場合、窓１５６を横切って比較的高い圧力降下で動作し、そのことは、当然ながら、寄生的な効率損失をもたらす。
【００３０】
使用に当たって、図４〜図７の燃焼器１３０は、一般に、以下のように動作する。圧縮機１０６からの圧縮空気の供給は、流れスリーブ１４４／ライナ１４６および／または遷移部片１４８／衝突スリーブ１５０で画定される環状空洞内に誘導されうる。次いで、圧縮空気は、蓋組立体１４０を貫通して形成された窓１５６に到達するまで、全体的に前方に（すなわち、圧縮機に向かって）移動し、その途上でライナ１４６の外面および遷移部片１４８を冷却する。次いで、圧縮空気は、窓１５６を通って流れ、窓１５６の上に置かれたスクリーン１６０で濾過される。流れの向きを反転させて、圧縮空気は蓋組立体１４０に入り、蓋組立体１４０の後端に配置された燃料噴射器１３８に向かって流れる。次いで、圧縮空気は、燃料噴射器１３８の微小流路に流入する。燃料噴射器１３８において、一般に、圧縮空気の供給は、（燃料配管１３７を介して）エンドカバー１３６を通って燃料噴射器１３８に接続する燃料マニホールドで供給される燃料の供給と混合されうる。より具体的には、燃料および圧縮空気の流れが、燃料噴射器１３８の後ろ側から出現するときに混合され、燃焼チャンバ１４１内で燃焼される。燃焼は、ライナ１４６および遷移部片１４８を通ってタービン１１０まで、下流に向かって誘導される、急速に移動し極めて高温のガスの流れを生成し、高温のガスのエネルギーが、回転するタービンブレードの機械的エネルギーに変換される。
【００３１】
図８は、本出願の例示的一実施形態による、蓋組立体１４０の外面および窓１５６に対して間隔を空けて、スタンドオフ１６３で支持されたスクリーン１６０を含む蓋組立体１４０を示す。スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外面のレベルから隆起し、それにより、蓋組立体１４０の外面のレベルに対して隆起した位置にスクリーン１６０を支持する、一構造または複数の構造を備える。（スタンドオフ１６３を示すいくつかの図は、縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。）一実施形態では、図８に示すように、スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外壁の外面の周りに円周方向に延びる矩形のストリップを備えてよい。スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外面から隆起した位置にスクリーン１６０を支持する。好ましい一実施形態では、スタンドオフ１６３は、図示のように、窓１５６の前端の直前に置かれた前スタンドオフ１６３ａと、窓１５６の後端の直後に置かれた後スタンドオフ１６３ｂとを含んでよい。
【００３２】
図９は、本出願の代替実施形態による、スタンドオフ１６３に沿って、代案として構成された窓１５６を含む蓋組立体１４０を示す。図示のように、各窓１５６は、その軸長に沿って中断され、それにより、それぞれの円周方向の位置で、前窓１５６ａおよび後窓１５６ｂを形作るように形成される。このことは、ある用途に必要となりうる、蓋組立体１４０に対する構造的利点を提供するであろうことが理解されよう。このような方法で形成された窓１５６によって、中央スタンドオフ１６３ｃが、図示のように、前窓１５６ａと後窓１５６ｂとの間に追加されうる。この追加の中央スタンドオフストリップ１６３ｃを有することで、このスクリーン１６０の剛性、窓１５６の軸長、または他の関連する規準にしたがって必要となりうる、スクリーン１６０に対する付加的な支持が提供されることが理解されよう。
【００３３】
図１０および図１１は、本出願の代替実施形態による、蓋組立体１４０の外面に配置されうるようなスタンドオフ１６３の側面図を提供する。図１０に示すように、代替の一実施形態では、スタンドオフ１６３は、ストラット１５８上に配置された軸方向に延びるスタンドオフストリップ１６３ｄを含むことができる。これらの軸方向のスタンドオフ１６３ｄは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びてよい。この構成が、用途、スクリーン１６０の種類、または他の関連する規準にしたがって再び必要となりうる、スクリーン１６０に対する付加的な支持を提供する。軸方向のスタンドオフ１６３ｄが、ストラット１５８のほぼ中央に配置されてよいことが、同様に理解されよう。この位置決めが、スタンドオフ１６３の縁部と窓１５６の縁部との間にバッファ１６５を提供または生成する。以下により詳細に説明するように、このバッファ１６５は、空気がスクリーン１６０と蓋組立体１４０との間の空間に入る面積（したがって、窓１５６に流入することができる空気の量）を増すことによって、スタンドオフ１６３の性能を高める。図１１は、別の代替実施形態を示す。この例では、軸方向に延びるスタンドオフ１６３ｄは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで連続して延びない。代わりに、軸方向に延びるスタンドオフ１６３ｄは、間欠的に延びる。この種類の実施形態は、スクリーン１６０に対する付加的な支持を提供すると同時に、以下により詳細に説明するように、スクリーン１６０と蓋組立体１４０との間の空間への流れが発生するために、増加した面積が提供されることが理解されよう。図１０および図１１に示す例示的構成以外の他の構成が可能であることが理解されよう。
【００３４】
図１２および図１３は、本出願によるスタンドオフの代替実施形態を提供する。図１２は、この種類の実施形態において、蓋組立体１４０の外面に使用され、配置されうる、離散的スタンドオフ１６３ｅの側面図である。図１３は、好ましい実施形態による離散的スタンドオフ１６３の断面図であり、一方、図１４は、好ましい代替実施形態による離散的スタンドオフ１６３の断面図である。図示のように、上述の実施形態のストリップとは違って、離散的スタンドオフ１６３ｅは、寸法がより小さく、数がより多く、互いに離隔している。図示のように、離散的スタンドオフ１６３ｅは、横から見たときに（すなわち、図１２に示すように）、円形の形状であってよい。他の形状もまた、可能である。図１３および図１４に示すように、離散的スタンドオフ１６３ｅは、異なる断面形状を取ることができる。図１３は、形が丸く、そのほぼ中心付近に最も高い部分を有するとがった、またはくぼんだプロファイルを有する、くぼんだ離散的スタンドオフ１６３ｅを示す。図１４は、理解されるように、矩形のプロファイルと一定の高さとを有する、円筒形の離散的スタンドオフ１６３ｅを示す。
【００３５】
図１３のくぼんだ離散的スタンドオフ１６３ｅは、低コスト構造および耐久性において一定の利点を有することができることが理解されよう。例えば、くぼんだスタンドオフ１６３ｅは、従来の蓋組立体１４０の内面を従来の方法で変形させることによって形成されうる。すなわち、蓋組立体１４０の内面に沿った所定の位置における点位置に、十分な外向きの力を印加することによって、くぼんだスタンドオフ１６３ｅが形成されうることは、当業者には理解されよう。この方法では、スタンドオフ１６３ｅは、蓋組立体１４０の一体的に形成された部品であってよく、そのことが、個別で、取り付け式の部片（ｐｉｅｃｅ）に伴う欠落（ｄｉｓｌｏｄｇｅｍｅｎｔ）を実質的にゼロにするであろう。図示はしないが、いくつかの実施形態では、蓋組立体１４０の内面を変形させることによってくぼんだスタンドオフ１６３ｅを形成し、同時に、蓋組立体１４０に外壁を貫通するアパチャを形成することができる。アパチャは、この種類の構造を考慮して、くぼんだスタンドオフ１６３ｅのほぼ中央に配置されよう。この方法は、蓋組立体１４０の外面に（スタンドオフ１６３の機能として必要な）隆起したディンプル（ｒａｉｓｅｄ ｄｉｍｐｌｅ）を提供し、同時に、圧縮空気が蓋組立体１４０に入るための別の入口点を提供するために使用されうることが理解されよう。図１５に示すように、いくつかの実施形態では、スタンドオフストリップ１６３と離散的スタンドオフ１６３ｅとの組合せが、一緒に使用されてよい。一実施形態では、図１５に表すように、円周方向のスタンドオフストリップ１６３ａ／１６３ｂが、スクリーン１６０の内側に窓を包含するために使用されてよく、離散的スタンドオフ１６３ｅが、２つのスタンドオフストリップの間でスクリーン１６０への支持を提供するために使用されてよい。
【００３６】
いくつかの図に示すように、スタンドオフ１６３は、窓１５６の縁部とスタンドオフ１６３の縁部との間にバッファが生成されるように構成される。すなわち、窓１５６とスタンドオフ１６３との間の、蓋組立体１４０の外面に沿って、空間が維持される。使用に当たって、このバッファは、窓１５６のそれぞれが、窓１５６の専有面積（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）より十分に大きな専有面積からスクリーン１６０をすでに通過した流れを集めることを可能にする。このことは、スクリーン１６０が蓋組立体１４０の外面に対して平坦に置かれる場合は不可能であることが理解されよう。より詳細には、スタンドオフ１６３は、スクリーン１６０を高くなった位置で支持し、それにより、圧縮空気の流入を受け入れることができるスクリーン１６０の面積が増加する。ひとたびスクリーン１６０の内部に入ると、圧縮空気は、次いで、窓１５６の妨げるもののない開口を通って流れることができる。この方法では、空気がスクリーンを通過することができる面積を増すことによって、スクリーン１６０の微細メッシュで引き起こされる重大な閉塞を緩和するために、スタンドオフ１６３が使用されうることが理解されよう。このことは、より低い寄生的な圧力降下をもたらす一方で、ストラット１５８が、依然として、構造を適切に指示する幅を有することを可能にする。
【００３７】
一般に、スタンドオフ１６３の高さ（すなわち、スタンドオフ１６３が蓋組立体１４０の外面から延びる距離）は、一定の基準にしたがって変化してよい。いくつかの実施形態では、スタンドオフ１６３の高さは、タービンエンジンの要件、窓１５６の寸法、スクリーン１６０のメッシュサイズ、スタンドオフ１６３の配置、および／または窓１５６周辺で維持されるバッファ領域の寸法を考慮して、窓１５６内への必要な空気流が達成されるように設計される。原則として、（上述のように、スクリーン１６０が蓋組立体１４０の外面の上で維持される高さを実質的に決定する）スタンドオフ１６３の高さは、スクリーン１６０と蓋組立体１４０の外面との間に生成される流れ空間が、窓１５６に対するバッファ領域の上に存在するスクリーン１６０の面積を通過する流れを運ぶのに十分であるように設計される。いくつかの好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、約０．０３２インチ（０．８１３ｍｍ）と０．１８８インチ（４．７７５ｍｍ）との間の高さを有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）。より好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、約０．０６２インチ（１．５７５ｍｍ）と０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）との間の高さを有する。いくつかの実施形態では、スタンドオフ１６３は、均一のまたは一定の高さを有する。しかし、スタンドオフ１６３はまた、変化するまたは不均一な高さを有するように設計されてよいことが理解されよう。従来の設計を有する燃焼器をコスト的に効率よく改良するために、本発明が使用されうるという利点を、本発明が提供することが、さらに理解されよう。
【００３８】
本出願の別の特徴は、蓋組立体１４０内への流れ特性を高める性能をもたらすために、複数のスクリーン１６０を積層することである。一般に、窓１５６に流入する空気の速度は、入口の軸方向の位置に応じて変わることが理解されよう。後の位置で、すなわち、窓１５６の後端に近い位置で、窓１５６に入る圧縮空気は、より速い速度を有する傾向があり、蓋組立体１４０に入る際に燃料噴射器１３８に向かって不可避の１８０°旋回を行うときに、幾分かの流れを蓋組立体１４０の内部領域に深く流入させる、大きな旋回半径の円弧を形成し、それにより、比較的大きな剥離バブルを生成する。一方で、より前の位置で、すなわち、窓１５６の前端に近い位置で、窓１５６に入る圧縮空気は、低減された速度を有する傾向があり、蓋組立体１４０に入る際に燃料噴射器１３８に向かって不可避の１８０°旋回を行うときに、大部分の流れが蓋組立体１４０の周辺に沿ったままであるような、より小さな旋回半径の円弧を形成する。この流れの反転および燃料噴射器に向かう空気の移動に際して、速度がより低く、旋回半径がより小さい空気が、速度がより速く、旋回半径がより大きい空気と衝突することが理解されよう。この普通にもたらされる流れパターンが、付加的な抵抗、乱流、および空力的損失を引き起こす。例えば、流れが衝突するこの２層領域では、窓の燃料ノズルに最も近い部分にある空気の速度が低減される。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、これらの空力的損失は、多層スクリーンフィルタ（すなわち、フィルタの少なくとも一部に少なくとも２層重ねられたスクリーンを含むスクリーンフィルタ）を提供することによって回避されうる。いくつかの実施形態では、多層スクリーンフィルタは、窓１５６の後端付近に少なくとも２層のスクリーン１６０を含み、一方で、窓１５６の前端は、１層だけのスクリーン１６０で覆われたままとする。以下により詳細に論じるように、他の構成が可能である。他の実施形態では、スクリーン１６０の追加層（すなわち、後２層／前１層のスクリーン１６０に追加する層）が提供されてよい。これらの場合では、窓１５６の後端に対して、窓１５６の前端は、少ない数のスクリーン層１６０で覆われることが理解されよう。運転中、スクリーン１６０の追加層は、窓１５６の軸長に沿って窓１５６に入る圧縮空気の速度の変化、ならびに流れの向きが反転するときに流れが作る、圧縮空気の旋回半径の変化を増大する。より具体的には、窓１５６の後端を覆うスクリーン１６０の追加層は、より大きな閉塞または抵抗をもたらし、それにより、窓１５６の後領域を通る圧縮空気の流れを遅くし、そのことが、流れが燃料噴射器１３８に向かって旋回するときに作る円弧を小さくする。このようにして、窓１５６の後区域への圧縮空気の流れおよび窓１５６の前区域への圧縮空気の流れが均質化され、それにより、上述の付随する空力的損失を受けることなく１つにまとめられうる。
【００４０】
図１６に示すように、２層のスクリーン１６０が、本発明の例示的一実施形態によれば使用されうる。第１のスクリーン１６０ａが、スクリーン１６４が上述の実施形態にて配置されたのとほぼ同じ方法で、配置されうる。すなわち、第１のスクリーン１６０ａは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びる。第２のスクリーン１６０ｂが、図示のように、第１のスクリーン１６０ａの上に配置されうる。好ましい一実施形態では、第２のスクリーン１６０ｂは、後スタンドオフ１６３ｂから窓１５６のほぼ中央の軸方向位置まで延びる。代替実施形態（図示せず）では、第２のスクリーン１６０ｂが中心線寄りの位置を占め、一方、第１のスクリーン１６０ａが中心線の外側寄りの位置を占めてよいことが理解されよう。
【００４１】
図１７は、３つのスクリーン層が使用される代替の一実施形態を示す。第１のスクリーン１６０ａは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びてよい。第２のスクリーン１６０ｂは、図示のように、第１のスクリーン１６０ａの上に置かれ、後スタンドオフ１６３ｂから、窓１５６の軸長のほぼ２／３を覆うように延びてよい。第３のスクリーン１６０ｃが、図示のように、第２のスクリーン１６０ｂの上に置かれ、後スタンドオフ１６３ｂから、窓１５６の軸長のほぼ１／３を覆うように延びてよい。
【００４２】
図１８は、２つのスクリーン層が、窓１５６が後窓１５６ｂおよび前窓１５６ａを含む窓構成と共に使用される、代替の一実施形態を示す。図示のように、第１のスクリーン１６０ａは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びてよい。第２のスクリーン１６０ｂは、図示のように、第１のスクリーン１６０ａの上に置かれ、後スタンドオフ１６３ｂから、窓１５６の間に配置されたスタンドオフ１６３まで延びてよい。
【００４３】
図１９は、スタンドオフ１６３のない層状スクリーン１６０を含む一実施形態を示す。層状スクリーンを使用することで、スタンドオフ１６３の使用と関係なく、性能向上がもたらされることは、当業者には理解されよう。すなわち、空力的損失の低減に関する性能上の利点は、本出願によるスタンドオフ１６３が使用されてもされなくても、達成されうる。
【００４４】
一般に、スクリーン１６０は、燃焼器内の環境を考慮して、適切な材料で構築される。例えば、スクリーンは、ステンレス鋼、ニッケルベースのワイヤ、穿孔されたシート材（ｓｈｅｅｔ ｓｔｏｃｋ）、または任意の他の適切な材料で構築されてよい。一般に、捕捉されるべき粒子の寸法は小さいため、スクリーン１６０は、極めて微細なメッシュを持たなければならない。好ましい実施形態では、スクリーンのメッシュサイズは、０．０１５平方インチ（９．６８ｍｍ2）以下の開口を有する。より好ましくは、本出願によるスクリーンのメッシュサイズは、約０．０００６〜０．０１５平方インチ（０．３８７〜９．６８ｍｍ2）の範囲内である。理想的には、スクリーンのメッシュサイズは、約０．０００９〜０．００２５平方インチ（０．５８１〜１．６１ｍｍ2）の範囲内である。本出願による他の実施形態では、メッシュサイズは、微小流路燃料噴射器１３８内の最小開口の寸法に対して構成されてよい。これらの場合は、一般に、メッシュサイズは、燃料噴射器を通る小さな開口より小さくなるように構成されてよい。上述のように、メッシュサイズが微細であることにより、スクリーン１６０が窓１５６のかなりの部分を塞ぐ、すなわち、スクリーンの微細なメッシュが、燃焼器に入る空気が流れる必要のある窓面積の大部分を塞ぐことになる。これらの種類のフィルタリング用途で使用されるスクリーン１６０では、５０％以上の閉塞率が、一般的である。いくつかの実施形態では、スタンドオフ１６３は、少なくとも４０％の閉塞率を有するスクリーン１６０と共に使用されるときに実効を現す。好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、少なくとも５０％の閉塞率を有するスクリーン１６０と共に使用されるときに実効を現す。スクリーン１６０は、従来の方法にしたがって、蓋組立体１４０の外面、またはスタンドオフ１６３、またはスクリーン１６０の別の層、に取り付けられてよい。取り付け方法は、例えば、スポット溶接、ろう付け、機械的取り付け、または他の類似の技術を含んでよい。
【００４５】
スタンドオフ１６３は、燃焼器内の厳しい条件に耐えうる材料で構築されてよい。ある好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、以下の材料、すなわち、ステンレス鋼、炭素鋼、またはニッケル基合金で構築される。他の材料もまた、可能である。スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外面、または従来の方法によるスクリーン１６０に取り付けられてよい。取り付け方法は、例えば、ろう付け、溶接、機械的取り付け、または他の類似の技術を含んでよい。
【００４６】
上述の、本発明の好ましい実施形態から、当業者は、改良形態、変更形態および改変形態を読み取るであろう。当業者の技術内のそのような改良形態、変更形態および改変形態は、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。さらに、前述の内容は、説明された本出願の実施形態のみに関すること、および、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって定義される、本出願の趣旨および範囲を逸脱することなく、多くの変更形態および改変形態が本明細書で作成されうることは、明らかである。
【符号の説明】
【００４７】
１００ ガスタービンエンジン
１０６ 圧縮機
１１０ タービン
１１２ 燃焼器
１２０ 圧縮機のロータブレード
１２２ 圧縮機のステータブレード
１２６ タービンのロータブレード
１２８ タービンのステータブレード
１３０ 燃焼器
１３４ ヘッドエンド
１３６ エンドカバー
１３７ 燃料配管
１３８ 燃料噴射器
１４０ 蓋組立体
１４１ 燃焼チャンバ
１４４ 流れスリーブ
１４６ ライナ
１４８ 遷移部片
１５０ 衝突スリーブ
１５２ 遷移部片の後フレーム
１５４ 衝突アパチャ
１５６ 窓
１５６ａ 前窓
１５６ｂ 後窓
１５８ ストラット
１６０ スクリーン
１６３ スタンドオフ
１６３ａ 前スタンドオフ
１６３ｂ 後スタンドオフ
１６３ｃ 中央スタンドオフ
１６３ｄ 軸方向のスタンドオフ
１６３ｅ 離散的スタンドオフ
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、燃焼タービンエンジンの燃焼器の効率、性能および／または動作を改良するための装置およびシステムに関する。より具体的には、しかし限定するものではないが、本出願は、燃焼器内の改良された空気吸入口、空気フィルタおよび／または流れ調整器のための装置およびシステムに関する。（本発明は、以下、発電用燃焼タービンエンジンの燃焼システム内のその好ましい使用法のうちの１つに関して提示されるが、本明細書で説明される発明の使用法は他の種類の燃焼タービンエンジンに適用できるものであり、上記に限定されないことが当業者には理解されることに留意されたい。）
【背景技術】
【０００２】
燃焼タービンエンジンが、微小流路燃料噴射器を含む燃焼器を運転できることは、当業者には理解されよう。微小流路燃料噴射器は、一連の小さな流路（ｃｈａｎｎｅｌ）を通って燃料／空気の混合気を導入するので、そのように名付けられている。これらの種類の燃料噴射器は、予混合燃料の所望の流れを燃焼室に送出するのに効果的であり、一定の用途において性能上の利点をもたらし、同時に、そのエンジンで燃焼することが可能な燃料の種類に関して柔軟性を与える。しかし、本明細書で「微小流路燃料噴射器」と呼ばれるこの種類の燃料噴射器は、圧縮機が燃焼器に供給する圧縮空気流に含まれる可能性のある小粒子により閉塞しやすい。すなわち、微小流路は、大抵の従来の燃料噴射器では問題にならなかったはずの小粒子によって詰まる可能性がある。一般に、そのような目詰まりは、エンジン性能を不十分なものにし、燃料噴射器および燃焼システムに重大な損傷を引き起こす可能性がある。場合によっては、閉塞のために、実際に火炎が燃焼室から燃料噴射器内に移動し、それにより噴射器が損傷することがある。
【０００３】
その結果、微小流路噴射器を含む燃焼器は、一般に、微小流路を塞ぐ可能性のある粒子を取り除くために、噴射器の上流にフィルタを提供する。このフィルタは、一般に、蓋組立体を貫通して形成される開口すなわち「窓」の上に配置されたスクリーンからなることが理解されよう。捕捉しなければならない粒子の寸法は小さいので、スクリーンは、微細メッシュを持たなければならない。当然ながら、このことは、スクリーンが大きな閉塞率を有すること、すなわち、スクリーンのメッシュが、燃焼器に入る空気が通って流れなければならない窓面積の大部分を塞ぐことを意味する。これらの種類のフィルタリングの用途で使用されるスクリーンでは、５０％以上の閉塞率が一般的である。加えて、蓋組立体内の窓は、寸法が限定される。蓋組立体は、基本的に、エンドカバーと接続されるところから後方に、片持ち梁式で支えられるので、蓋組立体のこの前部分が、蓋組立体の後部分を構造的に支持することが理解されよう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３８７１８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの不可避な設計上の制約、すなわちスクリーンの微細メッシュと限定された窓面積、との組合せは、そこを通過しなければならない空気の供給を考えると、制約的な有効流れ面積をもたらす。すなわち、以下により詳細に説明するように、一般に、窓の上に直接置かれた微細メッシュのスクリーンを含む、従来のスクリーン／窓の構成は、比較的高い圧力降下を引き起こす有効流れ面積をもたらし、これは当然ながら、エンジン性能に悪影響を与える。その結果、燃焼のこの部分に対して、より効果的な構成が必要である。そのような改良は、ユニットに対して必要な構造的支持を依然として維持しながら、蓋組立体の前部分を通る、より大きい有効流れ面積を提供するべきである。加えて、成果を収める改良は、製作および組み付けのコスト効率が高く、稼働中の燃焼タービンにレトロフィットすることができるべきである。任意のそのような改良は、運転において柔軟であるべきである。すなわち、改良は、多様な条件の下で、異なる種類の燃料で機能すべきである。さらに、高められた空力性能特性を与えられながら、耐久性があり、実施においてコスト効率が高いフィルタリングエレメントは、当分野におけるかなりの必要を満たすであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本出願は、外壁で画定されたチャンバであり、チャンバの前端付近で外壁を貫通して画定された窓とチャンバの後端付近に配置された少なくとも１つの燃料噴射器との間に流路を形成するチャンバと、窓の少なくとも一部の上に少なくとも２層のスクリーンおよび窓の残りの部分の上に少なくとも１層のスクリーンを備える多層スクリーンフィルタとを含む燃焼器エンジンを説明する。窓は、前端および前部、ならびに後端および後部を含む。多層スクリーンフィルタは、運転中に窓を通ってチャンバに入る圧縮空気の供給が少なくとも１層のスクリーンを通過するように、窓の上に配置される。多層スクリーンフィルタは、窓の後部が少なくとも２層のスクリーンを含み、窓の前部が、窓の後部より１層少ないスクリーンを含むように構成される。
【０００７】
いくつかの実施形態では、多層スクリーンフィルタは、窓の後部が２層のスクリーンを含み、窓の前部が１層のスクリーンを含み、窓の前部が窓の軸長のほぼ半分の長さを含み、窓の後部が残りの長さを含むように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、窓は、前部と後部との間に位置する中間部を含む。多層スクリーンフィルタは、窓の後部が少なくとも３層のスクリーンを含み、窓の中間部が窓の後部より１層少ないスクリーンを含むように構成される。窓の前部は、窓の中間部より１層少ないスクリーンを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、窓の前部が、窓の軸長のほぼ１／３の長さを含み、窓の中間部が窓の軸長のほぼ１／３の長さを含み、窓の後部が窓の軸長のほぼ１／３の長さを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、スクリーンの層のそれぞれが、ほぼ同じメッシュサイズを含む。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、０．０１５平方インチ（９．６８ｍｍ2）以下のサイズを有する開口を備える。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、０．０００９〜０．００２５平方インチ（０．５８１〜１．６１ｍｍ2）の範囲を有する開口を含む。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、微小流路燃料噴射器内の最小の流路の寸法に相当する。いくつかの実施形態では、メッシュサイズは、少なくとも５０％の閉塞率に相当する。
【００１１】
いくつかの実施形態では、チャンバおよび外壁が、円筒形の蓋組立体を備え、窓が、軸方向に並べられた一対の長辺と円周方向に並べられた一対の短辺とを有する矩形の形状を含み、窓が、円筒形の蓋組立体の外周周りに均等に間隔を空けて置かれ、ストラットが、それぞれ一対の隣接する窓の間に画定され、ストラットおよび窓が、それぞれ円周方向に延びる距離からなる幅と、それぞれ軸方向に延びる距離からなる長さとを有する。いくつかの実施形態では、蓋組立体がエンドカバーと共に構成された第１の接続部から流れスリーブと共に構成された第２の接続部まで後方に延び、燃料噴射器が微小流路燃料噴射器を備え、スクリーンが、微小流路燃料噴射器内の流路の寸法に相当する所定のメッシュサイズを含む。
【００１２】
本出願の上記その他の特徴は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を、図面および添付の特許請求の範囲を併せて吟味すれば、明らかとなろう。
【００１３】
本発明の上記その他の態様は、以下の本発明の例示的実施形態のより詳細な説明を、添付の図面と併せて入念に読めば、より完全に理解され、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本出願の実施形態を使用できる、例示的タービンエンジンを示す概略図である。
【図２】ガスタービンで使用できる例示的圧縮機の断面図である。
【図３】図１のガスタービンエンジンで使用できる例示的タービンの断面図である。
【図４】本発明が使用できる、図１のガスタービンエンジンで使用されうる例示的燃焼器の断面図である。
【図５】本発明が使用できる例示的燃焼器の透視切断図である。
【図６】従来設計によるスクリーン組立体を含む図５の燃焼器の蓋組立体の透視切断図である。
【図７】図６のスクリーン組立体の拡大図である。
【図８】本出願の例示的実施形態による、スタンドオフを有するスクリーン組立体の透視切断図である。
【図９】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有するスクリーン組立体の透視切断図である。
【図１０】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に配置されうるスタンドオフの側面図である。
【図１１】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に配置されうるスタンドオフの側面図である。
【図１２】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に配置されうる離散的スタンドオフの側面図である。
【図１３】本出願の例示的実施形態による離散的スタンドオフの断面図である。
【図１４】本出願の代替実施形態による離散的スタンドオフの断面図である。
【図１５】本出願の代替実施形態による、蓋組立体の外面に組み合わされうるスタンドオフストリップおよび離散的スタンドオフの側面図である。
【図１６】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有する層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【図１７】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有する層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【図１８】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを有する層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【図１９】本出願の代替実施形態による、スタンドオフを持たない一用途の層状スクリーン組立体の透視切断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述され、以下で述べるように、本発明は、燃焼タービンエンジンの燃焼システムにおける好ましい使用法のうちの１つに関連して提示される。以後、本発明は、主として、この使用法に関して説明されるが、この説明は単なる例であって、具体的に限定されない限り、限定されるものではない。本発明の使用法が、数種類の燃焼タービンエンジンに適用されうることは、当業者には理解されよう。
【００１６】
次に図を参照すると、図１は、本発明の実施形態が使用できるガスタービンエンジン１００の概略図を示す。一般に、ガスタービンエンジンは、圧縮空気流の中で燃料が燃焼することによって生成される高温ガスの圧力流からエネルギーを抽出することによって動作する。図１に示すように、ガスタービンエンジン１００は、共通のシャフトすなわちロータで下流のタービン部すなわちタービン１１０に機械的に連結された軸流圧縮機１０６と、図示のように、圧縮機１０６とタービン１１０との間に配置されたキャン燃焼器（ｃａｎ ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ）である燃焼システム１１２とを用いて構成されうる。
【００１７】
図２は、ガスタービンエンジン１００で使用されうる軸流圧縮機１０６の図を示す。図示のように、圧縮機１０６は、複数の段を含むことができる。各段は、一列に並んだ圧縮機のロータブレード１２０と、それに続く一列に並んだ圧縮機のステータブレード１２２とを含むことができる。その結果、第１の段は、中心シャフト周りに回転する一列に並んだ圧縮機のロータブレード１２０と、それに続く、運転中に静止したままの一列に並んだ圧縮機のステータブレード１２２とを含むことができる。一般に、圧縮機のステータブレード１２２は、円周方向に互いに間隔を空けて置かれ、回転軸周りに固定される。圧縮機のロータブレード１２０は、ロータ軸周りに円周方向に間隔を空けて置かれ、運転中にシャフト周りに回転する。当業者には理解されるように、圧縮機のロータブレード１２０は、シャフト周りに回転するときに、圧縮機１０６を通って流れる空気または作動流体に運動エネルギーを与えるように構成される。当業者には理解されるように、圧縮機１０６は、図２に示す段以降に、多くの他の段を有してよい。付加的な段のそれぞれが、複数の、円周方向に間隔を空けて置かれた圧縮機のロータブレード１２０と、それに続く複数の、円周方向に間隔を空けて置かれた圧縮機のステータブレード１２２とを含むことができる。
【００１８】
図３は、ガスタービンエンジン１００で使用されうる例示的タービン部すなわちタービン１１０の部分図を示す。タービン１１０は、複数の段を含むことができる。３つの例示的な段を示すが、より多いかまたはより少ない段が、タービン１１０に存在してよい。第１の段は、運転中にシャフト周りに回転する複数のタービンバケットすなわちタービンのロータブレード１２６と、運転中に静止したままの複数のノズルまたはタービンのステータブレード１２８とを含む。一般に、タービンのステータブレード１２８は、互いに円周方向に間隔を空けて置かれ、回転軸周りに固定される。タービンのロータブレード１２６は、シャフト（図示せず）周りに回転するために、タービンホイール（図示せず）に取り付けられうる。タービン１１０の第２の段が、同様に示される。第２の段は、同様に、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのステータブレード１２８と、それに続く、回転用のタービンホイールに同様に取り付けられた、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのロータブレード１２６とを含むことができる。第３の段が同様に示され、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのステータブレード１２８とタービンのロータブレード１２６とを同様に含む。タービンのステータブレード１２８およびタービンのロータブレード１２６は、タービン１１０の高温ガスの通路の中に位置することが理解されよう。高温ガスの通路を通る高温ガスの流れの方向を、矢印で示す。当業者には理解されるように、タービン１１０は、図３に示す段以降に、多くの他の段を有してよい。付加的な段のそれぞれが、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのステータブレード１２８と、それに続く、円周方向に間隔を空けて置かれた複数のタービンのロータブレード１２６とを含むことができる。
【００１９】
上述の性質のガスタービンエンジンは、以下のように動作することができる。軸流圧縮機１０６内の圧縮機のロータブレード１２０の回転で、空気流が圧縮される。燃焼器１１２では、以下により詳細に説明するように、圧縮空気が燃料と混合され、点火されたときに、エネルギーが放出される。結果としてもたらされる燃焼器１１２からの高温ガス流は、次いでタービンのロータブレード１２６の上に誘導され、そのことが、シャフト周りのタービンのロータブレード１２６の回転を誘起し、その結果、高温のガス流のエネルギーが回転シャフトの機械的エネルギーに変換される。シャフトの機械的エネルギーは、次いで、圧縮機のロータブレード１２０の回転を駆動するために使用されてよく、それにより、必要な圧縮空気の供給が生成され、また同様に、例えば発電機が電気を生成する。
【００２０】
さらに進む前に、本発明を明確に伝達するために、タービンエンジンおよび関連システム、とりわけ燃焼器システムの一定の部品もしくは機械要素に言及し、説明する専門用語を選択することが必要となろうことが理解されよう。可能であれば常に、産業界の専門用語が、その容認されている意味と同じ形で使用され採用されるであろう。しかし、任意のそのような専門用語は、広い意味が与えられ、本明細書が狙いとする意味および添付の特許請求の範囲が、不当に限定されるように狭く解釈されるものではないことが意図される。多くの場合、特定の要素がいくつかの異なる用語を使用して言及されてよいことが、当業者には理解されよう。加えて、本明細書で単一部品として説明されてよいものが、別の文脈において、いくつかの要素部品を含んでよく、またいくつかの要素部品からなるように言及されてよく、あるいは、本明細書で複数の要素部品を含むように説明されてよいものが、単一部品として作られてよく、また場合によっては単一部品として言及されてよい。そのため、本明細書で説明する本発明の範囲の理解においては、提供された専門用語および説明だけでなく、本明細書で提供されるような、要素の構造、構成、機能、および／または使用法にも、注意が払われるべきである。
【００２１】
加えて、いくつかの記述的用語は、本明細書で規則通りに使用されてよく、そのことは、この時点でこれらの用語を定義するのに有用でありうる。本明細書で使用法を与えられたこれらの用語および定義は、以下の通りである。用語「ロータブレード」は、さらなる特殊性はなく、圧縮機かタービンのいずれかの回転ブレードに言及し、その回転ブレードは、圧縮機のロータブレードおよびタービンのロータブレードの両方を含む。用語「ステータブレード」は、さらなる特殊性はなく、圧縮機かタービンのいずれかの静止ブレードに言及し、その静止ブレードは、圧縮機のステータブレードおよびタービンのステータブレードの両方を含む。用語「ブレード」は、本明細書では、両方の種類のブレードに言及するために使用される。したがって、さらなる特殊性はなく、用語「ブレード」は、圧縮機のロータブレード、圧縮機のステータブレード、タービンのロータブレード、およびタービンのステータブレードを含めて、すべての種類のタービンエンジンブレードを包含する。
【００２２】
さらに、本明細書で使用されるように、「前の」および「後ろの」は、タービンエンジン１００の前端にあると表現される圧縮機１０６、およびタービンエンジン１００の後端にあると表現されるタービン部１１０、の位置に対する方向を示す。したがって、「前の」は、圧縮機１０６に向かう方向を示し、一方「後ろの」は、タービン部１１０に向かう方向を示す。用語「上流の」および「下流の」は、タービンエンジン１００を通る作動流体の流れに対する方向を示し、圧縮機１０６またはタービン１１０の内部で方向を説明するために使用される場合に、それぞれ、「前の」および「後ろの」と同じ意味で使用されることが多い。しかし、燃焼器１１２では、作動流体が前方および後方の両方向に流れることが理解されよう。すなわち、圧縮機１０６からの圧縮空気の供給は、一般に、燃焼器１１２に入り、狭い環帯（ａｎｎｕｌｕｓ）内を前方に（すなわち、圧縮機に向かって）流れる。次いで、この流れは、圧縮空気が蓋組立体の中に誘導されるときに反対方向に向けられ、燃焼器１０６の燃料噴射器に向かって移動する。そのため、用語「下流の」および「上流の」は、燃焼器の動作の説明と併せて使用されるので、流れの方向に言及し、作動流体がエンジンの圧縮機に向かうかタービン部に向かうかについては無関係である。
【００２３】
また、用語「半径方向の」、「軸方向の」および「円周方向の」は、燃焼器が通常、円筒形の形状を有するため、本明細書で使用されうる。用語「半径方向の」は、軸に垂直な運動または位置に言及し、多くの場合「キャン（ｃａｎ）」燃焼器と呼ばれる円筒形の燃焼器に関して、円筒形の形状の中心軸に垂直な運動または位置に言及する。また多くの場合、その用語は、中心軸に関して半径方向の、異なる位置にある部品を説明するために必要とされる。この場合は、第１の要素が第２の要素よりも軸の近くにあるならば、本明細書では、第１の要素は第２の要素の「半径方向内側に」または「中心線寄りに」あると記述されてよい。一方、第１の要素が第２の要素よりも軸から遠くにあるならば、本明細書では、第１の要素は第２の要素の「半径方向外側に」または「中心線の外側寄りに」あると記述されてよい。用語「軸方向の」は、軸に平行な運動または位置に言及する。最後に、用語「円周方向の」は、軸周りの運動または位置に言及する。
【００２４】
図４および図５は、本発明の実施形態が使用されうるガスタービンエンジンで使用されうる例示的燃焼器１３０を示す。当業者には理解されるように、燃焼器１３０は、必要な空気および燃料を燃焼器に供給する種々のマニホールドを一般的に含むヘッドエンド（ｈｅａｄｅｎｄ）１３４と、エンドカバー１３６とを含むことができる。複数の燃料配管１３７は、エンドカバー１３６を貫通して、前ケース（ｆｏｒｗａｒｄ ｃａｓｅ）すなわち蓋組立体１４０の後端に配置された燃料ノズルすなわち燃料噴射器１３８まで延びることができる。蓋組立体１４０は、一般に形状が円筒形であり、前端でエンドカバー１３６に固定されることが理解されよう。
【００２５】
一般に、燃料噴射器１３８は、燃焼のために燃料と空気の混合気を集合させる。燃料は、例えば天然ガスであってよく、空気は、圧縮機から供給された圧縮空気（その流れが図４にいくつかの矢印で示される）であってよい。当業者には理解されるように、燃料噴射器１３８の下流は、燃焼が発生する燃焼チャンバ１４１である。燃焼チャンバ１４１は、一般に、流れスリーブ（ｆｌｏｗ ｓｌｅｅｖｅ）１４４内に囲まれるライナ１４６で画定される。流れスリーブ１４４とライナ１４６との間に、環帯が形成される。ライナ１４６から、流れがタービン部（図４に示さず）に向かって下流に移動するにつれて、遷移部片（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｐｉｅｃｅ）１４８は、ライナの円形断面から環状断面に流れを遷移させる。遷移部片の衝突スリーブ１５０（以後、「衝突スリーブ１５０」）は、遷移部片１４８を包含することができ、同様に、衝突スリーブ１５０と遷移部片１４８との間に環帯が生成される。遷移部片１４８の下流端において、遷移部片の後フレーム１５２は、作動流体の流れを、タービン１１０の第１の段の中に配置されたエーロフォイル（ａｉｒｆｏｉｌ）に向けて誘導することができる。流れスリーブ１４４および衝突スリーブ１５０は、典型的には、そこを通して形成され、圧縮機１０６からの圧縮空気の衝突する流れが流れスリーブ１４４とライナ１４６との間および衝突スリーブ１５０と遷移部片１４８との間に形成される空洞に入ることを可能にする、衝突アパチャ（図４に示さず）を有することが理解されよう。衝突アパチャを通る圧縮空気の流れは、ライナ１４６の外側の表面および遷移部片１４８を、対流によって冷却する。
【００２６】
図５に示すように、蓋組立体１４０は、圧縮空気の供給がそこを通して蓋組立体１４０の内部に入る、一連の開口すなわち窓１５６を含んでよい。窓１５６は、図示のように、軸方向に並べられた一対の長辺と円周方向に並べられた一対の短辺とを有する矩形の、ほぼ矩形の形状であってよい。窓１５６は、円筒形の蓋組立体の外周の周りに間隔を空けて、互いに平行に配列されてよい。この配置において、ストラット（ｓｔｒｕｔ）１５８が、窓１５６それぞれの間に画定され、運転中に蓋組立体の構造を支持することが理解されよう。局部的な応力集中を防止するために、窓１５６の矩形の形状は、図示のように、丸められた、またはフィレットを付けられた隅を有してよい。
【００２７】
燃料噴射器１３８は、微小流路燃料噴射器を備えることができる。微小流路燃料噴射器は、複数の小さな流路すなわち微小流路を通して燃料／空気の混合気を導入するので、そのように名付けられる。本明細書で使用するように、「微小流路」は、０．０５平方インチ（０．３２３ｃｍ2）以下の流路断面積（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ａｒｅａ）を有する流路を含む。この種類の流路構成は、予混合燃料および空気の所望の流れを燃焼チャンバ１４１に送出するのに効果的である。当業者には理解されるように、この種類の流路構成は、一定の用途において性能上の利点をもたらし、同時に、エンジンが燃焼可能な燃料の種類に関してより大きな柔軟性を与える。しかし、この種類の燃料噴射器は、一般に、圧縮機で供給される圧縮空気流に含まれる可能性のある小粒子が引き起こす閉塞を発生しやすい。微小流路は、大抵の従来の燃料噴射器（すなわち、微小流路を使用しない燃料噴射器）には問題にならなかったであろうほどの小さな粒子によって、詰まる可能性がある。一般に、そのような目詰まりは、エンジン性能を不十分なものにし、燃料噴射器および燃焼システムに重大な損傷を引き起こす可能性がある。その結果、微小流路噴射器を含む燃焼器は、通常、損傷を与える可能性のある粒子を取り除くために、噴射器の上流にフィルタを設ける。図６〜図７に示すように、広く使用されている１種類のフィルタは、窓１５６の上に配置されたスクリーンフィルタすなわちスクリーン１６０である。この種類のフィルタは、良好に機能し、製造および組み付けに対してコスト効率が高いので、使用される。
【００２８】
当業者には容易に理解されるように、蓋組立体１４０の構造的要件を考慮すると、窓１５６の寸法は制限される。このことは、蓋組立体１４０の前部分が、蓋組立体１４０の後部分を支えなければならないためである。というのは、蓋組立体１４０は、基本的に、エンドカバー１３６と接続されるところから後方に、片持ち梁式で支えられるからである。そのため、一般に、図５〜図７に示すように、一連のストラット１５８が隣接する窓１５６の間に維持され、それにより、構造は適切に指示される。典型的には、ストラット１５８は、要求される支持を提供するために、十分な円周方向の幅を有して設計されなければならない。ストラット１５８の寸法は縮小されてよいが、その縮小は、蓋組立体１４０を、より高価な材料、より複雑な構造形状、またはより高価な製造方法のいずれかを用いて構築することが必要となり、一般に、高コストを来す。その結果、典型的には、図６に示すように、ストラット１５８の幅（すなわち、ストラット１５８が円周方向に延びる距離）は、窓１５６の幅（すなわち、窓１５６が円周方向に延びる距離）とほぼ同じである。加えて、同様に、窓１５６の長さ（すなわち、窓１５６が軸方向に延びる距離）が、構造的な配慮のために、さらに制限される。
【００２９】
これらの不可避な設計上の制約、すなわちスクリーン１６０の微細メッシュと限定された窓１５６の面積との組合せは、窓を通過しなければならない空気の供給を考えると、過度に制約的な、窓を通る有効流れ面積をもたらす。加えて、従来のスクリーン１６０／窓１５６の構成は、蓋組立体の窓１５６の外面に対して実質的に同一平面上に、スクリーン１６０を配置する。蓋組立体１４０の外面が、スクリーン１６０を支持する（すなわち、スクリーン１６０は、全体的に、窓１５６にわたって広げられ、蓋組立体１４０の外面の上に直接置かれ、蓋組立体１４０の外面で支持される）。図７に最も明確に示す、従来のスクリーン配置は、過度に限定的な流れ面積の問題を緩和するために、何も実施しない。したがって、使用上、従来の組立体は、多くの場合、窓１５６を横切って比較的高い圧力降下で動作し、そのことは、当然ながら、寄生的な効率損失をもたらす。
【００３０】
使用に当たって、図４〜図７の燃焼器１３０は、一般に、以下のように動作する。圧縮機１０６からの圧縮空気の供給は、流れスリーブ１４４／ライナ１４６および／または遷移部片１４８／衝突スリーブ１５０で画定される環状空洞内に誘導されうる。次いで、圧縮空気は、蓋組立体１４０を貫通して形成された窓１５６に到達するまで、全体的に前方に（すなわち、圧縮機に向かって）移動し、その途上でライナ１４６の外面および遷移部片１４８を冷却する。次いで、圧縮空気は、窓１５６を通って流れ、窓１５６の上に置かれたスクリーン１６０で濾過される。流れの向きを反転させて、圧縮空気は蓋組立体１４０に入り、蓋組立体１４０の後端に配置された燃料噴射器１３８に向かって流れる。次いで、圧縮空気は、燃料噴射器１３８の微小流路に流入する。燃料噴射器１３８において、一般に、圧縮空気の供給は、（燃料配管１３７を介して）エンドカバー１３６を通って燃料噴射器１３８に接続する燃料マニホールドで供給される燃料の供給と混合されうる。より具体的には、燃料および圧縮空気の流れが、燃料噴射器１３８の後ろ側から出現するときに混合され、燃焼チャンバ１４１内で燃焼される。燃焼は、ライナ１４６および遷移部片１４８を通ってタービン１１０まで、下流に向かって誘導される、急速に移動し極めて高温のガスの流れを生成し、高温のガスのエネルギーが、回転するタービンブレードの機械的エネルギーに変換される。
【００３１】
図８は、本出願の例示的一実施形態による、蓋組立体１４０の外面および窓１５６に対して間隔を空けて、スタンドオフ１６３で支持されたスクリーン１６０を含む蓋組立体１４０を示す。スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外面のレベルから隆起し、それにより、蓋組立体１４０の外面のレベルに対して隆起した位置にスクリーン１６０を支持する、一構造または複数の構造を備える。（スタンドオフ１６３を示すいくつかの図は、縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。）一実施形態では、図８に示すように、スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外壁の外面の周りに円周方向に延びる矩形のストリップを備えてよい。スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外面から隆起した位置にスクリーン１６０を支持する。好ましい一実施形態では、スタンドオフ１６３は、図示のように、窓１５６の前端の直前に置かれた前スタンドオフ１６３ａと、窓１５６の後端の直後に置かれた後スタンドオフ１６３ｂとを含んでよい。
【００３２】
図９は、本出願の代替実施形態による、スタンドオフ１６３に沿って、代案として構成された窓１５６を含む蓋組立体１４０を示す。図示のように、各窓１５６は、その軸長に沿って中断され、それにより、それぞれの円周方向の位置で、前窓１５６ａおよび後窓１５６ｂを形作るように形成される。このことは、ある用途に必要となりうる、蓋組立体１４０に対する構造的利点を提供するであろうことが理解されよう。このような方法で形成された窓１５６によって、中央スタンドオフ１６３ｃが、図示のように、前窓１５６ａと後窓１５６ｂとの間に追加されうる。この追加の中央スタンドオフストリップ１６３ｃを有することで、このスクリーン１６０の剛性、窓１５６の軸長、または他の関連する規準にしたがって必要となりうる、スクリーン１６０に対する付加的な支持が提供されることが理解されよう。
【００３３】
図１０および図１１は、本出願の代替実施形態による、蓋組立体１４０の外面に配置されうるようなスタンドオフ１６３の側面図を提供する。図１０に示すように、代替の一実施形態では、スタンドオフ１６３は、ストラット１５８上に配置された軸方向に延びるスタンドオフストリップ１６３ｄを含むことができる。これらの軸方向のスタンドオフ１６３ｄは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びてよい。この構成が、用途、スクリーン１６０の種類、または他の関連する規準にしたがって再び必要となりうる、スクリーン１６０に対する付加的な支持を提供する。軸方向のスタンドオフ１６３ｄが、ストラット１５８のほぼ中央に配置されてよいことが、同様に理解されよう。この位置決めが、スタンドオフ１６３の縁部と窓１５６の縁部との間にバッファ１６５を提供または生成する。以下により詳細に説明するように、このバッファ１６５は、空気がスクリーン１６０と蓋組立体１４０との間の空間に入る面積（したがって、窓１５６に流入することができる空気の量）を増すことによって、スタンドオフ１６３の性能を高める。図１１は、別の代替実施形態を示す。この例では、軸方向に延びるスタンドオフ１６３ｄは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで連続して延びない。代わりに、軸方向に延びるスタンドオフ１６３ｄは、間欠的に延びる。この種類の実施形態は、スクリーン１６０に対する付加的な支持を提供すると同時に、以下により詳細に説明するように、スクリーン１６０と蓋組立体１４０との間の空間への流れが発生するために、増加した面積が提供されることが理解されよう。図１０および図１１に示す例示的構成以外の他の構成が可能であることが理解されよう。
【００３４】
図１２および図１３は、本出願によるスタンドオフの代替実施形態を提供する。図１２は、この種類の実施形態において、蓋組立体１４０の外面に使用され、配置されうる、離散的スタンドオフ１６３ｅの側面図である。図１３は、好ましい実施形態による離散的スタンドオフ１６３の断面図であり、一方、図１４は、好ましい代替実施形態による離散的スタンドオフ１６３の断面図である。図示のように、上述の実施形態のストリップとは違って、離散的スタンドオフ１６３ｅは、寸法がより小さく、数がより多く、互いに離隔している。図示のように、離散的スタンドオフ１６３ｅは、横から見たときに（すなわち、図１２に示すように）、円形の形状であってよい。他の形状もまた、可能である。図１３および図１４に示すように、離散的スタンドオフ１６３ｅは、異なる断面形状を取ることができる。図１３は、形が丸く、そのほぼ中心付近に最も高い部分を有するとがった、またはくぼんだプロファイルを有する、くぼんだ離散的スタンドオフ１６３ｅを示す。図１４は、理解されるように、矩形のプロファイルと一定の高さとを有する、円筒形の離散的スタンドオフ１６３ｅを示す。
【００３５】
図１３のくぼんだ離散的スタンドオフ１６３ｅは、低コスト構造および耐久性において一定の利点を有することができることが理解されよう。例えば、くぼんだスタンドオフ１６３ｅは、従来の蓋組立体１４０の内面を従来の方法で変形させることによって形成されうる。すなわち、蓋組立体１４０の内面に沿った所定の位置における点位置に、十分な外向きの力を印加することによって、くぼんだスタンドオフ１６３ｅが形成されうることは、当業者には理解されよう。この方法では、スタンドオフ１６３ｅは、蓋組立体１４０の一体的に形成された部品であってよく、そのことが、個別で、取り付け式の部片（ｐｉｅｃｅ）に伴う欠落（ｄｉｓｌｏｄｇｅｍｅｎｔ）を実質的にゼロにするであろう。図示はしないが、いくつかの実施形態では、蓋組立体１４０の内面を変形させることによってくぼんだスタンドオフ１６３ｅを形成し、同時に、蓋組立体１４０に外壁を貫通するアパチャを形成することができる。アパチャは、この種類の構造を考慮して、くぼんだスタンドオフ１６３ｅのほぼ中央に配置されよう。この方法は、蓋組立体１４０の外面に（スタンドオフ１６３の機能として必要な）隆起したディンプル（ｒａｉｓｅｄ ｄｉｍｐｌｅ）を提供し、同時に、圧縮空気が蓋組立体１４０に入るための別の入口点を提供するために使用されうることが理解されよう。図１５に示すように、いくつかの実施形態では、スタンドオフストリップ１６３と離散的スタンドオフ１６３ｅとの組合せが、一緒に使用されてよい。一実施形態では、図１５に表すように、円周方向のスタンドオフストリップ１６３ａ／１６３ｂが、スクリーン１６０の内側に窓を包含するために使用されてよく、離散的スタンドオフ１６３ｅが、２つのスタンドオフストリップの間でスクリーン１６０への支持を提供するために使用されてよい。
【００３６】
いくつかの図に示すように、スタンドオフ１６３は、窓１５６の縁部とスタンドオフ１６３の縁部との間にバッファが生成されるように構成される。すなわち、窓１５６とスタンドオフ１６３との間の、蓋組立体１４０の外面に沿って、空間が維持される。使用に当たって、このバッファは、窓１５６のそれぞれが、窓１５６の専有面積（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）より十分に大きな専有面積からスクリーン１６０をすでに通過した流れを集めることを可能にする。このことは、スクリーン１６０が蓋組立体１４０の外面に対して平坦に置かれる場合は不可能であることが理解されよう。より詳細には、スタンドオフ１６３は、スクリーン１６０を高くなった位置で支持し、それにより、圧縮空気の流入を受け入れることができるスクリーン１６０の面積が増加する。ひとたびスクリーン１６０の内部に入ると、圧縮空気は、次いで、窓１５６の妨げるもののない開口を通って流れることができる。この方法では、空気がスクリーンを通過することができる面積を増すことによって、スクリーン１６０の微細メッシュで引き起こされる重大な閉塞を緩和するために、スタンドオフ１６３が使用されうることが理解されよう。このことは、より低い寄生的な圧力降下をもたらす一方で、ストラット１５８が、依然として、構造を適切に指示する幅を有することを可能にする。
【００３７】
一般に、スタンドオフ１６３の高さ（すなわち、スタンドオフ１６３が蓋組立体１４０の外面から延びる距離）は、一定の基準にしたがって変化してよい。いくつかの実施形態では、スタンドオフ１６３の高さは、タービンエンジンの要件、窓１５６の寸法、スクリーン１６０のメッシュサイズ、スタンドオフ１６３の配置、および／または窓１５６周辺で維持されるバッファ領域の寸法を考慮して、窓１５６内への必要な空気流が達成されるように設計される。原則として、（上述のように、スクリーン１６０が蓋組立体１４０の外面の上で維持される高さを実質的に決定する）スタンドオフ１６３の高さは、スクリーン１６０と蓋組立体１４０の外面との間に生成される流れ空間が、窓１５６に対するバッファ領域の上に存在するスクリーン１６０の面積を通過する流れを運ぶのに十分であるように設計される。いくつかの好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、約０．０３２インチ（０．８１３ｍｍ）と０．１８８インチ（４．７７５ｍｍ）との間の高さを有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）。より好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、約０．０６２インチ（１．５７５ｍｍ）と０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）との間の高さを有する。いくつかの実施形態では、スタンドオフ１６３は、均一のまたは一定の高さを有する。しかし、スタンドオフ１６３はまた、変化するまたは不均一な高さを有するように設計されてよいことが理解されよう。従来の設計を有する燃焼器をコスト的に効率よく改良するために、本発明が使用されうるという利点を、本発明が提供することが、さらに理解されよう。
【００３８】
本出願の別の特徴は、蓋組立体１４０内への流れ特性を高める性能をもたらすために、複数のスクリーン１６０を積層することである。一般に、窓１５６に流入する空気の速度は、入口の軸方向の位置に応じて変わることが理解されよう。後の位置で、すなわち、窓１５６の後端に近い位置で、窓１５６に入る圧縮空気は、より速い速度を有する傾向があり、蓋組立体１４０に入る際に燃料噴射器１３８に向かって不可避の１８０°旋回を行うときに、幾分かの流れを蓋組立体１４０の内部領域に深く流入させる、大きな旋回半径の円弧を形成し、それにより、比較的大きな剥離バブルを生成する。一方で、より前の位置で、すなわち、窓１５６の前端に近い位置で、窓１５６に入る圧縮空気は、低減された速度を有する傾向があり、蓋組立体１４０に入る際に燃料噴射器１３８に向かって不可避の１８０°旋回を行うときに、大部分の流れが蓋組立体１４０の周辺に沿ったままであるような、より小さな旋回半径の円弧を形成する。この流れの反転および燃料噴射器に向かう空気の移動に際して、速度がより低く、旋回半径がより小さい空気が、速度がより速く、旋回半径がより大きい空気と衝突することが理解されよう。この普通にもたらされる流れパターンが、付加的な抵抗、乱流、および空力的損失を引き起こす。例えば、流れが衝突するこの２層領域では、窓の燃料ノズルに最も近い部分にある空気の速度が低減される。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、これらの空力的損失は、多層スクリーンフィルタ（すなわち、フィルタの少なくとも一部に少なくとも２層重ねられたスクリーンを含むスクリーンフィルタ）を提供することによって回避されうる。いくつかの実施形態では、多層スクリーンフィルタは、窓１５６の後端付近に少なくとも２層のスクリーン１６０を含み、一方で、窓１５６の前端は、１層だけのスクリーン１６０で覆われたままとする。以下により詳細に論じるように、他の構成が可能である。他の実施形態では、スクリーン１６０の追加層（すなわち、後２層／前１層のスクリーン１６０に追加する層）が提供されてよい。これらの場合では、窓１５６の後端に対して、窓１５６の前端は、少ない数のスクリーン層１６０で覆われることが理解されよう。運転中、スクリーン１６０の追加層は、窓１５６の軸長に沿って窓１５６に入る圧縮空気の速度の変化、ならびに流れの向きが反転するときに流れが作る、圧縮空気の旋回半径の変化を増大する。より具体的には、窓１５６の後端を覆うスクリーン１６０の追加層は、より大きな閉塞または抵抗をもたらし、それにより、窓１５６の後領域を通る圧縮空気の流れを遅くし、そのことが、流れが燃料噴射器１３８に向かって旋回するときに作る円弧を小さくする。このようにして、窓１５６の後区域への圧縮空気の流れおよび窓１５６の前区域への圧縮空気の流れが均質化され、それにより、上述の付随する空力的損失を受けることなく１つにまとめられうる。
【００４０】
図１６に示すように、２層のスクリーン１６０が、本発明の例示的一実施形態によれば使用されうる。第１のスクリーン１６０ａが、スクリーン１６４が上述の実施形態にて配置されたのとほぼ同じ方法で、配置されうる。すなわち、第１のスクリーン１６０ａは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びる。第２のスクリーン１６０ｂが、図示のように、第１のスクリーン１６０ａの上に配置されうる。好ましい一実施形態では、第２のスクリーン１６０ｂは、後スタンドオフ１６３ｂから窓１５６のほぼ中央の軸方向位置まで延びる。代替実施形態（図示せず）では、第２のスクリーン１６０ｂが中心線寄りの位置を占め、一方、第１のスクリーン１６０ａが中心線の外側寄りの位置を占めてよいことが理解されよう。
【００４１】
図１７は、３つのスクリーン層が使用される代替の一実施形態を示す。第１のスクリーン１６０ａは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びてよい。第２のスクリーン１６０ｂは、図示のように、第１のスクリーン１６０ａの上に置かれ、後スタンドオフ１６３ｂから、窓１５６の軸長のほぼ２／３を覆うように延びてよい。第３のスクリーン１６０ｃが、図示のように、第２のスクリーン１６０ｂの上に置かれ、後スタンドオフ１６３ｂから、窓１５６の軸長のほぼ１／３を覆うように延びてよい。
【００４２】
図１８は、２つのスクリーン層が、窓１５６が後窓１５６ｂおよび前窓１５６ａを含む窓構成と共に使用される、代替の一実施形態を示す。図示のように、第１のスクリーン１６０ａは、前スタンドオフ１６３ａから後スタンドオフ１６３ｂまで延びてよい。第２のスクリーン１６０ｂは、図示のように、第１のスクリーン１６０ａの上に置かれ、後スタンドオフ１６３ｂから、窓１５６の間に配置されたスタンドオフ１６３まで延びてよい。
【００４３】
図１９は、スタンドオフ１６３のない層状スクリーン１６０を含む一実施形態を示す。層状スクリーンを使用することで、スタンドオフ１６３の使用と関係なく、性能向上がもたらされることは、当業者には理解されよう。すなわち、空力的損失の低減に関する性能上の利点は、本出願によるスタンドオフ１６３が使用されてもされなくても、達成されうる。
【００４４】
一般に、スクリーン１６０は、燃焼器内の環境を考慮して、適切な材料で構築される。例えば、スクリーンは、ステンレス鋼、ニッケルベースのワイヤ、穿孔されたシート材（ｓｈｅｅｔ ｓｔｏｃｋ）、または任意の他の適切な材料で構築されてよい。一般に、捕捉されるべき粒子の寸法は小さいため、スクリーン１６０は、極めて微細なメッシュを持たなければならない。好ましい実施形態では、スクリーンのメッシュサイズは、０．０１５平方インチ（９．６８ｍｍ2）以下の開口を有する。より好ましくは、本出願によるスクリーンのメッシュサイズは、約０．０００６〜０．０１５平方インチ（０．３８７〜９．６８ｍｍ2）の範囲内である。理想的には、スクリーンのメッシュサイズは、約０．０００９〜０．００２５平方インチ（０．５８１〜１．６１ｍｍ2）の範囲内である。本出願による他の実施形態では、メッシュサイズは、微小流路燃料噴射器１３８内の最小開口の寸法に対して構成されてよい。これらの場合は、一般に、メッシュサイズは、燃料噴射器を通る小さな開口より小さくなるように構成されてよい。上述のように、メッシュサイズが微細であることにより、スクリーン１６０が窓１５６のかなりの部分を塞ぐ、すなわち、スクリーンの微細なメッシュが、燃焼器に入る空気が流れる必要のある窓面積の大部分を塞ぐことになる。これらの種類のフィルタリング用途で使用されるスクリーン１６０では、５０％以上の閉塞率が、一般的である。いくつかの実施形態では、スタンドオフ１６３は、少なくとも４０％の閉塞率を有するスクリーン１６０と共に使用されるときに実効を現す。好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、少なくとも５０％の閉塞率を有するスクリーン１６０と共に使用されるときに実効を現す。スクリーン１６０は、従来の方法にしたがって、蓋組立体１４０の外面、またはスタンドオフ１６３、またはスクリーン１６０の別の層、に取り付けられてよい。取り付け方法は、例えば、スポット溶接、ろう付け、機械的取り付け、または他の類似の技術を含んでよい。
【００４５】
スタンドオフ１６３は、燃焼器内の厳しい条件に耐えうる材料で構築されてよい。ある好ましい実施形態では、スタンドオフ１６３は、以下の材料、すなわち、ステンレス鋼、炭素鋼、またはニッケル基合金で構築される。他の材料もまた、可能である。スタンドオフ１６３は、蓋組立体１４０の外面、または従来の方法によるスクリーン１６０に取り付けられてよい。取り付け方法は、例えば、ろう付け、溶接、機械的取り付け、または他の類似の技術を含んでよい。
【００４６】
上述の、本発明の好ましい実施形態から、当業者は、改良形態、変更形態および改変形態を読み取るであろう。当業者の技術内のそのような改良形態、変更形態および改変形態は、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。さらに、前述の内容は、説明された本出願の実施形態のみに関すること、および、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって定義される、本出願の趣旨および範囲を逸脱することなく、多くの変更形態および改変形態が本明細書で作成されうることは、明らかである。
【符号の説明】
【００４７】
１００ ガスタービンエンジン
１０６ 圧縮機
１１０ タービン
１１２ 燃焼器
１２０ 圧縮機のロータブレード
１２２ 圧縮機のステータブレード
１２６ タービンのロータブレード
１２８ タービンのステータブレード
１３０ 燃焼器
１３４ ヘッドエンド
１３６ エンドカバー
１３７ 燃料配管
１３８ 燃料噴射器
１４０ 蓋組立体
１４１ 燃焼チャンバ
１４４ 流れスリーブ
１４６ ライナ
１４８ 遷移部片
１５０ 衝突スリーブ
１５２ 遷移部片の後フレーム
１５４ 衝突アパチャ
１５６ 窓
１５６ａ 前窓
１５６ｂ 後窓
１５８ ストラット
１６０ スクリーン
１６３ スタンドオフ
１６３ａ 前スタンドオフ
１６３ｂ 後スタンドオフ
１６３ｃ 中央スタンドオフ
１６３ｄ 軸方向のスタンドオフ
１６３ｅ 離散的スタンドオフ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼タービンエンジンの燃焼器（１１２）であって、
外壁で画定されたチャンバであり、チャンバの前端付近で前記外壁を貫通して画定された窓（１５６）とチャンバの後端付近に配置された少なくとも１つの燃料噴射器との間に流路を形成するチャンバと、
前記窓（１５６）の少なくとも一部の上に少なくとも２層のスクリーン（１６０）および前記窓（１５６）の残りの部分の上に少なくとも１層のスクリーン（１６０）を備える多層スクリーンフィルタ（１６０）と、を備え、
前記窓（１５６）が、前端および前記前端に隣接する前部と、後端および前記後端に隣接する後部とを含み、
多層スクリーンフィルタ（１６０）が、運転中に前記窓（１５６）を通って前記チャンバに入る圧縮空気の供給が少なくとも１層のスクリーン（１６０）を通過するように、前記窓（１５６）の上に配置され、
前記多層スクリーンフィルタ（１６０）が、前記窓（１５６）の前記後部が少なくとも２層のスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記前部が、前記窓（１５６）の前記後部より少なくとも１層少ないスクリーン（１６０）を含むように構成される、燃焼器（１１２）。
【請求項２】
前記多層スクリーンフィルタ（１６０）が、前記窓（１５６）の前記後部が２層のスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記前部が１層のスクリーン（１６０）を含むように構成され、
前記窓（１５６）の前記前部が前記窓（１５６）の軸長のほぼ半分の長さを含み、前記窓（１５６）の前記後部が残りの長さを含み、
前記チャンバが蓋組立体（１４０）を備える、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項３】
前記窓（１５６）が前記前部と前記後部との間に位置する中間部を含み、
前記多層スクリーンフィルタ（１６０）が、前記窓（１５６）の前記後部が少なくとも３層のスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記中間部が前記窓（１５６）の前記後部より１層少ないスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記前部が前記窓（１５６）の前記中間部より１層少ないスクリーン（１６０）を含むように構成される、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項４】
前記窓（１５６）の前記前部が、前記窓（１５６）の前記軸長のほぼ１／３の長さを含み、前記窓（１５６）の前記中間部が前記窓（１５６）の前記軸長のほぼ１／３の長さを含み、前記窓（１５６）の前記後部が前記窓（１５６）の前記軸長のほぼ１／３の長さを含む、請求項３記載の燃焼器（１１２）。
【請求項５】
前記スクリーン（１６０）の層のそれぞれが、ほぼ同じメッシュサイズを含む、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項６】
前記メッシュサイズが、０．０１５平方インチ（９．６８ｍｍ2）以下のサイズを有する開口を備える、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項７】
前記メッシュサイズが、０．０００９〜０．００２５平方インチ（０．５８１〜１．６１ｍｍ2）の間の範囲を有する開口を含む、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項８】
前記メッシュサイズが、微小流路燃料噴射器内の最小の流路の寸法に相当する、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項９】
前記メッシュサイズが、少なくとも５０％の閉塞率に相当する、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項１０】
前記チャンバおよび前記外壁が円筒形の蓋組立体を備え、
前記窓（１５６）が、軸方向に並べられた一対の長辺と円周方向に並べられた一対の短辺とを有する矩形の形状を含み、
前記窓（１５６）が前記円筒形の蓋組立体の外周周りに均等に間隔を空けて置かれ、
ストラット（１５８）が、それぞれ一対の隣接する窓（１５６）の間に画定され、前記ストラット（１５８）および窓（１５６）が、それぞれ円周方向に延びる距離からなる幅と、それぞれ軸方向に延びる距離からなる長さとを有する、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項１１】
前記蓋組立体がエンドカバーと共に構成された第１の接続部から流れスリーブと共に構成された第２の接続部まで後方に延び、
前記燃料噴射器が微小流路燃料噴射器を備え、
前記スクリーン（１６０）が、前記微小流路燃料噴射器内の前記流路の前記寸法に相当する所定のメッシュサイズを含む、請求項１０記載の燃焼器（１１２）。
【請求項１】
燃焼タービンエンジンの燃焼器（１１２）であって、
外壁で画定されたチャンバであり、チャンバの前端付近で前記外壁を貫通して画定された窓（１５６）とチャンバの後端付近に配置された少なくとも１つの燃料噴射器との間に流路を形成するチャンバと、
前記窓（１５６）の少なくとも一部の上に少なくとも２層のスクリーン（１６０）および前記窓（１５６）の残りの部分の上に少なくとも１層のスクリーン（１６０）を備える多層スクリーンフィルタ（１６０）と、を備え、
前記窓（１５６）が、前端および前記前端に隣接する前部と、後端および前記後端に隣接する後部とを含み、
多層スクリーンフィルタ（１６０）が、運転中に前記窓（１５６）を通って前記チャンバに入る圧縮空気の供給が少なくとも１層のスクリーン（１６０）を通過するように、前記窓（１５６）の上に配置され、
前記多層スクリーンフィルタ（１６０）が、前記窓（１５６）の前記後部が少なくとも２層のスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記前部が、前記窓（１５６）の前記後部より少なくとも１層少ないスクリーン（１６０）を含むように構成される、燃焼器（１１２）。
【請求項２】
前記多層スクリーンフィルタ（１６０）が、前記窓（１５６）の前記後部が２層のスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記前部が１層のスクリーン（１６０）を含むように構成され、
前記窓（１５６）の前記前部が前記窓（１５６）の軸長のほぼ半分の長さを含み、前記窓（１５６）の前記後部が残りの長さを含み、
前記チャンバが蓋組立体（１４０）を備える、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項３】
前記窓（１５６）が前記前部と前記後部との間に位置する中間部を含み、
前記多層スクリーンフィルタ（１６０）が、前記窓（１５６）の前記後部が少なくとも３層のスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記中間部が前記窓（１５６）の前記後部より１層少ないスクリーン（１６０）を含み、前記窓（１５６）の前記前部が前記窓（１５６）の前記中間部より１層少ないスクリーン（１６０）を含むように構成される、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項４】
前記窓（１５６）の前記前部が、前記窓（１５６）の前記軸長のほぼ１／３の長さを含み、前記窓（１５６）の前記中間部が前記窓（１５６）の前記軸長のほぼ１／３の長さを含み、前記窓（１５６）の前記後部が前記窓（１５６）の前記軸長のほぼ１／３の長さを含む、請求項３記載の燃焼器（１１２）。
【請求項５】
前記スクリーン（１６０）の層のそれぞれが、ほぼ同じメッシュサイズを含む、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項６】
前記メッシュサイズが、０．０１５平方インチ（９．６８ｍｍ2）以下のサイズを有する開口を備える、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項７】
前記メッシュサイズが、０．０００９〜０．００２５平方インチ（０．５８１〜１．６１ｍｍ2）の間の範囲を有する開口を含む、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項８】
前記メッシュサイズが、微小流路燃料噴射器内の最小の流路の寸法に相当する、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項９】
前記メッシュサイズが、少なくとも５０％の閉塞率に相当する、請求項５記載の燃焼器（１１２）。
【請求項１０】
前記チャンバおよび前記外壁が円筒形の蓋組立体を備え、
前記窓（１５６）が、軸方向に並べられた一対の長辺と円周方向に並べられた一対の短辺とを有する矩形の形状を含み、
前記窓（１５６）が前記円筒形の蓋組立体の外周周りに均等に間隔を空けて置かれ、
ストラット（１５８）が、それぞれ一対の隣接する窓（１５６）の間に画定され、前記ストラット（１５８）および窓（１５６）が、それぞれ円周方向に延びる距離からなる幅と、それぞれ軸方向に延びる距離からなる長さとを有する、請求項１記載の燃焼器（１１２）。
【請求項１１】
前記蓋組立体がエンドカバーと共に構成された第１の接続部から流れスリーブと共に構成された第２の接続部まで後方に延び、
前記燃料噴射器が微小流路燃料噴射器を備え、
前記スクリーン（１６０）が、前記微小流路燃料噴射器内の前記流路の前記寸法に相当する所定のメッシュサイズを含む、請求項１０記載の燃焼器（１１２）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−３２１４１（Ｐ２０１２−３２１４１Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１２１１６１（Ｐ２０１１−１２１１６１）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１１６１（Ｐ２０１１−１２１１６１）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
[ Back to top ]