JP2008544130A - 内部から取付けられる支持ピン付き燃料マニホールド - Google Patents

Abstract

燃料マニホールド（２２）をガスタービンエンジン（１０）内の周囲ケーシング（２６）内に内部から取り付ける方法および装置である。燃料マニホールド（２２）を後退位置（３４）に配置された支持要素（３０）と共にケーシング（２６）内に挿入し、支持要素（３０）を伸長位置に移動し、前記支持要素（３０）を前記ケーシングの内周面（３８）に固定し、これによって、マニホールドを取り付ける。

Description

本発明は、一般的に、ガスタービンエンジン用の燃料マニホールドに関し、さらに詳細には、燃料マニホールドを取り付ける改良された構造および方法に関する。

ガスタービンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する複数の燃料ノズルに燃料を分配する環状燃料マニホールドは、典型的には、いくつかの半径方向に延びる支持ピンによって、エンジンの周囲構造内に支持される。これらの支持ピンは、エンジンケーシングに外部から取付けられ、エンジンケーシング内に挿入され、燃料マニホールドに係合される。具体的には、周方向において互いに離間したピンは、燃料マニホールドと支持ケーシングとの間の熱膨張による位置ずれを調整するのに十分な変位を可能としながら、環状燃料マニホールドを、燃焼器のドーム端に隣接して適所に位置するように、周囲ケーシング内に支持する。

しかし、このような支持ピンは、エンジンケーシングの外部で組立てられるので、燃料マニホールドを適所に取り付けるためのこれらのピンの組立および設置は、ガスタービンエンジンの燃焼セクションを囲む他のエンジン構成要素によって妨害され、時間を浪費すると共に問題が生じる場合がある。従って、検査および／または保守の目的でなされる燃料マニホールドの取外しおよび再設置も、問題になる。

このような事情から、支持ピンを用いて、燃料マニホールドを組立て、かつ取り付ける改良された方法および構造を提供することが、必要とされている。

従って、本発明の目的は、燃料マニホールドを取り付ける改良された構造および改良された方法を提供することにある。

一態様では、本発明は、燃料マニホールドをガスタービンエンジンのケーシング内に設置する方法において、前記燃料マニホールドに固定される取付け部材を前記燃料マニホールドに設けるステップであって、取付け部の各々が、支持要素を収容する開口部を画定する、ステップと、前記支持要素が、後退位置において、前記燃料マニホールドから第１の距離だけ突出するように、前記支持要素を前記開口部内に通して前記燃料マニホールドに取り付けるステップであって、前記後退位置において、前記燃料マニホールドおよび前記燃料マニホールドに取り付けられた前記支持要素が、前記ケーシング内に収められる寸法のサブ・アッセンブリをなす、ステップと、前記サブ・アッセンブリを前記ケーシング内に挿入するステップと、前記支持要素を後退位置から伸長位置に向かって外方に移動させるステップであって、前記支持要素が前記伸長位置に配置された状態では、前記支持要素が、前記燃料マニホールドから前記第１の距離よりも大きい第２の距離だけ突出し、前記支持要素の外周側端部が、前記周囲ケーシングの内周面に近接して配置される、ステップと、前記支持要素の前記外周側端部を前記ケーシングの前記内周面に固定するステップと、を含むことを特徴とする方法を提供する。

他の態様によれば、本発明は、燃料マニホールドをガスタービンエンジン内の周囲ケーシング内に内部から取り付ける方法であって、前記ガスタービンエンジンが、前記燃料マニホールドおよび前記周囲ケーシングの少なくとも一方に取り付けられた支持要素を備え、前記支持要素が、前記取り付けられた状態で、前記燃料マニホールドおよび前記周囲ケーシングの前記少なくとも一方に対して、少なくとも後退位置と伸長位置との間において相対的に移動可能である、方法において、取り付けられた前記支持要素を後退位置に配置するステップと、前記燃料マニホールドを前記ケーシング内に挿入するステップと、前記燃料マニホールドを前記ケーシングに支持係合するために、前記支持要素を前記伸長位置に移動させるステップと、を含むことを特徴とする方法を提供する。

さらに他の態様によれば、本発明は、ガスタービンエンジンの周囲ケーシング内に内部から取付けられる燃料マニホールドアッセンブリであって、互いに離間した取付け部を外周に有する環状燃料マニホールドと、前記取付け部と係合可能な支持ピンであって、前記燃料マニホールドおよび前記支持ピンが前記ケーシング内に挿入可能である後退位置と、前記支持ピンが前記ケーシングと係合するために前記燃料マニホールドから外方に突出する伸長位置と、の間で、前記取付け部に対して相対的に移動可能な支持ピンと、を備え、前記ケーシング内に挿入された後、前記支持ピンが、前記ケーシングの内周面に固定されるために、前記後退位置から前記伸長位置に移動可能であることを特徴とする燃料マニホールドアッセンブリを提供する。

本発明の上記の態様および他の態様の細部は、以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになるだろう。

本発明の態様を示す添付の図面については、後で説明する。

図１は、好ましくは亜音速飛行に用いられる形式のガスタービンエンジン１０を示している。このガスタービンエンジン１０は、一般的に、流体連通して直列に配置される、外気を吸い込むファン１２と、外気を加圧する多段圧縮機１４と、圧縮空気を燃料と混合し、点火し、高温燃焼ガスの環状流を生成する燃焼室１７を画定する燃焼器１６と、燃焼ガスからエネルギーを抽出するタービンセクション１８と、を備える。

燃料は、燃料噴射システム２０を用いて、燃焼器１６内に噴射される。燃料噴射システム２０は、燃料マニホールドリング２２を備える。燃料マニホールドリング２２は、燃焼器１６の外側に配置され、周囲エンジンケーシング内に内部から取り付けられる。

図２および図３を参照すると、環状燃料マニホールド２２は、燃焼器１６の上流端つまりドーム端１９に隣接して、エンジンのガス発生器ケーシング２６内に内部から取り付けられる。燃料マニホールド２２は、少なくとも１つの燃料流路２５を内部に画定する主リング体２３を有し、好ましくは、主リング体２３を少なくとも部分的に密閉する外側熱シールド２７も備える。環状燃料マニホールドリング２２の流路２５は、複数の燃料噴射器噴霧チップアッセンブリ（図示せず）と燃料が連通するように配置される。噴霧チップアッセンブリは、通常、燃料および燃焼空気を燃料室１７内に噴射するために、燃料マニホールドから燃焼室１７内に突出している。燃料マニホールド２２は、燃料マニホールドを周囲ケーシング２６内に取り付けるために、燃料マニホールドの周囲のいくつかの点に配置された取付け部を備える。取付け部は、好ましくは、取付けラグ２４の形態にある。取付けラグ２４は、燃料マニホールドの主リング体２３に固定され、好ましくは、支持要素３０が主リング体２３と接触することなくまたは主リング体２３を塞ぐことなく取付けラグ２４内を移動することができるように、主リング体２３から軸方向に突出している。主リング体２３は、各取付けラグ２４と位置合わせされて形成される凹部も備えるとよく、これによって、支持要素は、以下にさらに詳細に述べるように、主リング体と接触することなく、取付けラグ内を摺動することができる。外側熱シールド２７も、好ましくは、凹部３３を備え、これによって、支持要素３０の移動は、制約されない。熱シールド２７の凹部３３は、取付けラグ２４の各々と周方向において位置合わせされる。取付けラグ２４は、主リング体２３に取り外せないように固定されてもよく、あるいは、主リング体２３と一体に形成されてもよい。各取付けラグ２４は、燃料マニホールド２２をガス発生器ケーシング２６内に内部から取り付けるために、ガス発生器ケーシング２６に固定可能である支持要素３０を収容する少なくとも１つの開口部３２を画定する。ガス発生器ケーシング２６は、好ましくは、内周面３８および外周面３９を画定する環状ケーシングである。

支持要素は、好ましくは、支持ピン３０から構成される。支持ピン３０は、取付けラグ２４の開口部３２内を、（図２に点線３４で示される）少なくとも内周側位置つまり後退位置と、（図２に実線で示される）外周側位置つまり伸長位置と、の間で、好ましくは、支持ピン３０の長軸４２と同軸である開口部３２の中心軸に沿って、摺動可能である。前記後退位置に配置されたときに、前記支持ピン３０が取り付けられた燃料マニホールドが画定する全体としての直径は、周囲ガス発生器ケーシング２６の内周面３９間に画定される内径クリアランス内に収まるほど十分に小さい。従って、環状燃料マニホールド２２と、前記後退位置において環状マニホールド２２に取り付けられた支持ピン３０と、から形成されるサブ・アッセンブリをケーシング内に直接挿入し、ケーシングに内部から取り付けることができるので、支持ピンをケーシングの外側から挿入する必要がなく、燃料マニホールドをケーシング内に設置し、かつ内部からケーシングに取り付けることができる。

従って、半径方向内周側端部３１および半径方向外周側端部３６を備える各支持ピン３０は、後退位置に配置されたとき、取付けラグ２４（従って、燃料マニホールド２２）から第１の距離だけ離れて半径方向に突出し、伸長位置に配置されたとき、第１の距離よりも大きい第２の距離だけ半径方向に突出する。これによって、燃料ノズルおよび後退位置において燃料ノズルに取り付けられた支持ピン３０から形成されるサブ・アッセンブリをケーシング内に一緒に挿入することができる。ケーシング２６内に配置した後、支持ピン３０を、長軸４２に沿って半径方向外方に、（すなわち、ケーシングの内周面に向かって）、後退位置から伸長位置に摺動させることができ、これによって、ピン３０の外周側端部３６をケーシング２６に内側から固定させることができる。さらに具体的には、ケーシング２６は、好ましくは、取付けボス２８を備える。これらの取付けボス２８は、各々、燃料マニホールドの取付けラグ２４に対応する点に配置され、貫通するネジ開口部４０を有する。支持ピン３０の外周側端部３６も、ネジ開口部４０に対応してネジが切られ、これによって、ピン３０は、ケーシング２６のボスの各々のネジ開口部４０内に螺着可能である。従って、周囲ケーシング２６にこのように固定された支持ピンは、エンジン中心線１１に向かって半径方向内方に突き出し、環状燃料マニホールド２２を適所に保持する。また、適所に取り付けた後は、取付けラグ２４の開口部３２とピン３０の内周側端部３１との間の摺動可能な連結によって、燃料マニホールド２２および支持ピン３０は、半径方向において、相対的にいくらか変位することができる。従って、燃料マニホールド、支持ピンおよびケーシングの間の相対的な熱膨張を調節することができる。

好ましくは、ピン３０は、後退位置と伸長位置との間で長軸４２に沿って外方に移動する。ピン３０を伸長位置に向かって外方に摺動させるために、好ましくは、適切な工具がネジ開口部４０内に挿入され、ピン３０の外周側端部３６をケーシング２６の外側から外方に引っ張るのに用いられる。次いで、ピン３０をボス２８内に螺着させるために、ピン３０を長軸４２を中心として所定の位置に回転することができる。ピンをトルクレンチのような適切な工具によって回転させ、ネジ開口部４０内の所定の位置にねじ込むために、レンチ回し平面４４が、支持ピン３０の本体に設けられてもよい。各支持ピン３０の周りに、ワッシャー４８が配置される。このワッシャー４８は、レンチ回し平面４４を有するピン３０の突出部４３と、ケーシングボス２８の内側面２９と、の間で締め付けられるように構成される。

環状燃料マニホールド２２をケーシング２６内に挿入するとき、環状マニホールドの中心を、この場合はガスタービンエンジン１０の中心軸１１に対応するケーシング２６の長手方向中心軸と位置合わせすることが好ましい。次いで、燃料マニホールド２２を、ケーシング２６内の所定の前後位置まで、特に燃焼器１６のドーム端１９に隣接する位置まで、この長手方向中心軸に沿って同軸に移動させる。この後、前述したように、支持ピン３０を、伸長位置に向かって半径方向外方に移動させ、ケーシング２６内に固定することができる。

従って、燃料マニホールド２２をガスタービンエンジン１０のガス発生器ケーシング２６に内側から設置することができ、および／または内側から取り外すことができるので、燃料マニホールドを、ケーシングの外側の周りに設置されるどのような半径方向外方の障害物とも無関係に、ケーシング、従って、エンジンに設置することができ、または取り外すことができる。例えば、バイパス空気ダクトが燃焼器１６を包囲してガス発生器ケーシング２６の外側に設置された後、内部から取り付けるこの構成によって、燃料マニホールド２２の取外しまたは設置が可能になる。これは、支持ピンをガス発生器ケーシングの外側からアクセスする必要があり、バイパスダクトの全体を完全に取り外すことを必要とする従来技術による外部から取り付ける燃料マニホールドでは、不可能である。

前述の説明は、単なる例示にすぎず、当業者であれば、開示された本発明の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に対して変更がなされてもよいことを認めるだろう。例えば、環状燃料マニホールドが記述され、かつ図示されているが、環状ではない燃料マニホールドが用いられてもよい。さらに、多数の支持ピンが、好ましくは、燃料マニホールドの周囲に均等に分配して設けられているが、多数の支持ピンは、グループ分けされてもよく、燃料ノズルの周りの支持ピンは、周囲ガス発生器ケーシング内において追加的な支持および追加的な局在化を必要とすることが見込まれる領域を追加的に支持するために、不均等に分配されてもよい。さらにまた、支持ピンは、好ましくは、後退位置と伸長位置との間で摺動することによって、直線的に移動または平行移動するようにされているが、支持ピンは、これらの２つの位置間において、交互に入れ換えられてもよい。例えば、支持ピンは、燃料マニホールドとヒンジ接続または他の方法で相互接続されてもよく、後退位置から伸長位置に単純に旋回または回転されてもよい。支持ピンは、「ピン」として記載されているが、必ずしもピンである必要はなく、マニホールドと周囲構造体との間に延びるどのような適切な支持装置であってもよい。マニホールド支持体は、必ずしもガスタービンケーシングに直接係合する必要はない。前述の実施形態では、一般的に、支持体がマニホールドに取り付けられ、外方に延びて、支持構造体を囲むエンジンケーシングと係合するように意図されているが、本発明は、逆の配置、すなわち、支持体がエンジンケーシングまたは他の支持構造体に取り付けられ、概ね外方に後退し、概ね内方に伸長され、マニホールドと係合する配置も含む。この開示を検討すれば、本発明の範囲内に含まれるさらに他の修正が、当業者には明らかだろう。しかし、そのような修正は、特許請求の範囲に含まれることが意図されている。

ガスタービンエンジンの部分断面図である。 本発明による支持ピンアッセンブリによって、ガス発生器ケーシング内に内部から取り付けられた環状燃料マニホールドの概略的な部分断面図である。 図２の環状燃料マニホールドおよび支持ピンアッセンブリの斜視図である。

Claims (16)

1. 燃料マニホールドをガスタービンエンジンのケーシング内に設置する方法であって、
   前記燃料マニホールドに固定される取付け部材を前記燃料マニホールドに設けるステップであって、前記取付け部材の各々が、支持要素を収容する開口部を画定する、ステップと、
   前記支持要素が、後退位置において、前記燃料マニホールドから第１の距離だけ突出するように、前記支持要素を前記開口部内に通して前記燃料マニホールドに取り付けるステップであって、前記後退位置において、前記燃料マニホールドおよび前記燃料マニホールドに取り付けられた前記支持要素が、前記ケーシング内に収められる寸法のサブ・アッセンブリをなす、ステップと、
   前記サブ・アッセンブリを前記ケーシング内に挿入する挿入ステップと、
   前記支持要素を前記後退位置から伸長位置に向かって外方に移動させる移動ステップであって、前記支持要素が、前記燃料マニホールドから前記第１の距離よりも大きい第２の距離だけ突出し、前記支持要素が前記伸長位置に配置されるとき、前記支持要素の外周側端部が、前記周囲ケーシングの内周面に近接して配置される、移動ステップと、
   前記支持要素の前記外周側端部を前記ケーシングの前記内周面に固定する固定ステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記燃料マニホールドが、環状で、前記取付け部材が、前記燃料マニホールドの周りに周方向において互いに離間され、前記支持要素を移動させる前記移動ステップが、前記支持要素を前記取付け部材から半径方向外方に摺動させることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ケーシングが環状で、前記ケーシングを通る長手方向中心軸を画定し、前記挿入ステップが、前記環状燃料マニホールドの中心を前記長手方向中心軸に位置合わせし、前記サブ・アッセンブリを前記長手方向中心軸に沿って同軸に移動させることをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記固定ステップが、前記支持要素の前記外周側端部を前記ケーシングに画定された対応するネジ開口部に螺着させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記支持要素が、細長く延び、前記支持要素を通る長軸を画定し、前記移動ステップが、前記支持要素を前記長軸に沿って前記取付け部材に対して移動させることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記支持要素を前記ケーシングの外側から前記ケーシングに画定された開口部を介して引っ張ることによって、前記支持要素が、前記長軸に沿って外方に移動されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 燃料マニホールドをガスタービンエンジン内の周囲ケーシング内に内部から取り付ける方法において、前記ガスタービンエンジンが、前記燃料マニホールドおよび前記周囲ケーシングの少なくとも一方に取り付けられた支持要素を備え、前記支持要素が、取り付けられた状態で、前記燃料マニホールドおよび前記周囲ケーシングの前記少なくとも一方に対して、少なくとも後退位置と伸長位置との間において相対的に移動可能である、方法であって、
   取り付けられた前記支持要素を後退位置に配置するステップと、
   前記燃料マニホールドを前記ケーシング内に挿入する挿入ステップと、
   前記燃料マニホールドを前記ケーシングに支持係合するために、前記支持要素を前記伸長位置に移動させる移動ステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
8. 前記支持要素が、前記燃料マニホールドに取付けられ、前記伸長位置が、前記マニホールドに対して前記後退位置の半径方向外側にあることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記移動ステップが、前記ケーシングに画定された開口部を介して、前記支持要素を前記ケーシングの外側から操作することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記移動ステップが、前記支持要素を半径方向に移動させることをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記挿入ステップが、前記燃料マニホールドを前記ケーシングの長手方向中心軸に沿って軸方向に移動させることをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. ガスタービンエンジンの周囲ケーシング内に内部から取付けられる燃料マニホールドアッセンブリであって、
    互いに離間した取付け部を有する外周に環状燃料マニホールドと、
    前記取付け部と係合可能な支持ピンであって、前記燃料マニホールドおよび前記支持ピンが前記ケーシング内に挿入可能である後退位置と、前記支持ピンが前記ケーシングと係合するために前記燃料マニホールドから外方に突出する伸長位置と、の間で、前記取付け部に対して相対的に移動可能な支持ピンと、
    を備え、
    前記ケーシング内に挿入後、前記支持ピンが、前記ケーシングの内周面に固定されるために、前記後退位置から前記伸長位置に移動可能であることを特徴とする燃料マニホールドアッセンブリ。
13. 前記燃料マニホールドが、外側熱シールドを備え、前記支持ピンが前記後退位置と前記伸長位置との間で移動できるように、前記熱シールドが、前記取付け部に対応する凹部を有することを特徴とする請求項１２に記載の燃料マニホールド。
14. 前記取付け部が、前記燃料マニホールドの本体に固定された取付けラグであることを特徴とする請求項１２に記載の燃料マニホールド。
15. 前記取付けラグの各々が、前記支持ピンの１つが摺動可能に収容される貫通開口部を画定することを特徴とする請求項１３に記載の燃料マニホールド。
16. 前記支持ピンが前記後退位置と前記伸長位置との間で半径方向に移動可能となるように、前記開口部が半径方向に延在することを特徴とする請求項１５に記載の燃料マニホールド。

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