JP2696218B2 - 空気ブラスト型液体燃料ノズル - Google Patents
空気ブラスト型液体燃料ノズルInfo
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- JP2696218B2 JP2696218B2 JP63064656A JP6465688A JP2696218B2 JP 2696218 B2 JP2696218 B2 JP 2696218B2 JP 63064656 A JP63064656 A JP 63064656A JP 6465688 A JP6465688 A JP 6465688A JP 2696218 B2 JP2696218 B2 JP 2696218B2
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- Japan
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- fuel
- nozzle
- primary air
- liquid fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
- F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
- F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
- F23D11/107—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/11101—Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスタービンエンジンの燃焼室内へ液体燃
料を供給するためのノズルに係り、より詳細には空気噴
射により燃料の拡散と霧化が促進される空気ブラスト型
液体燃料ノズルに係る。
料を供給するためのノズルに係り、より詳細には空気噴
射により燃料の拡散と霧化が促進される空気ブラスト型
液体燃料ノズルに係る。
［従来の技術］ 主として航空機のエンジンとして用いられるガスター
ビンエンジンに於いては、燃焼室の容積が限られている
ことから、燃焼室内に於ける燃料の燃焼は可能な限り迅
速に且つ均等に行なわれることが重要である。燃料の燃
焼が不完全であるとそれだけエンジンの効率が低下し、
又燃焼室内に於ける燃料の燃焼にむらが生ずると、ター
ビンのブレードに局部的なホットスポットが生ずる恐れ
がある。
ビンエンジンに於いては、燃焼室の容積が限られている
ことから、燃焼室内に於ける燃料の燃焼は可能な限り迅
速に且つ均等に行なわれることが重要である。燃料の燃
焼が不完全であるとそれだけエンジンの効率が低下し、
又燃焼室内に於ける燃料の燃焼にむらが生ずると、ター
ビンのブレードに局部的なホットスポットが生ずる恐れ
がある。
液体燃料を高圧にて噴射する圧力噴霧型の燃料ノズル
は、定格出力にて使用されるときには燃料を適切に噴霧
することができるが、エンジンの負荷が増大したときに
は燃料噴射ノズルにかかる圧力差の低下により燃料の噴
霧が不十分となる。
は、定格出力にて使用されるときには燃料を適切に噴霧
することができるが、エンジンの負荷が増大したときに
は燃料噴射ノズルにかかる圧力差の低下により燃料の噴
霧が不十分となる。
圧力噴射型の燃料ノズルに於ける上記の問題に対処し
て、空気噴射により液体燃料を噴霧する空気ブラスト型
の液体燃料ノズルが提案されており、その一例は本件出
願人と同一の出願に係る欧州特許出願公開第132213号明
細書に記載されている。この空気ブラスト型液体燃料ノ
ズルは、液体燃料を旋回する環状の先細流として噴出す
る環状の燃料噴射ノズルと、前記環状燃料ノズルの内側
に同心に開口し内部に一組の放射状ベーンを有すること
により前記の旋回する環状先細燃料流をその内側から拡
散させて燃料を霧化するよう該旋回環状先細燃料流の内
側に一次空気を旋回する円筒状の流れとして吹出す一次
空気口と、前記環状燃料ノズルの周りに開口して前記一
次空気により拡散されつつある燃料に二次空気を供給す
る二次空気口とを有するものである。
て、空気噴射により液体燃料を噴霧する空気ブラスト型
の液体燃料ノズルが提案されており、その一例は本件出
願人と同一の出願に係る欧州特許出願公開第132213号明
細書に記載されている。この空気ブラスト型液体燃料ノ
ズルは、液体燃料を旋回する環状の先細流として噴出す
る環状の燃料噴射ノズルと、前記環状燃料ノズルの内側
に同心に開口し内部に一組の放射状ベーンを有すること
により前記の旋回する環状先細燃料流をその内側から拡
散させて燃料を霧化するよう該旋回環状先細燃料流の内
側に一次空気を旋回する円筒状の流れとして吹出す一次
空気口と、前記環状燃料ノズルの周りに開口して前記一
次空気により拡散されつつある燃料に二次空気を供給す
る二次空気口とを有するものである。
かかる構造の空気ブラスト型液体燃料ノズルに於いて
は、液体燃料は環状燃料噴射ノズルより旋回する環状の
先細流として比較的緩やかな速度にて吹出されたところ
で、その内側より同心に吹き出されて来る円筒状の旋回
する一次空気により拡散され、霧化される。このように
燃料が初めから環状流として噴出されることにより、燃
料と空気との接触面積が大きくなり、限られた燃焼室内
にて燃料の燃焼が完了する燃料の良好な拡散と霧化が行
われる。
は、液体燃料は環状燃料噴射ノズルより旋回する環状の
先細流として比較的緩やかな速度にて吹出されたところ
で、その内側より同心に吹き出されて来る円筒状の旋回
する一次空気により拡散され、霧化される。このように
燃料が初めから環状流として噴出されることにより、燃
料と空気との接触面積が大きくなり、限られた燃焼室内
にて燃料の燃焼が完了する燃料の良好な拡散と霧化が行
われる。
［発明が解決しようとする課題］ かかる構造の空気ブラスト型液体燃料ノズルに於いて
は、燃焼室内に於ける燃料の霧化と燃焼の均一性を高め
るには、環状の燃料ノズルより旋回しつつ環状先細に吹
出された燃料をその内側から拡散させて霧化させる一次
空気の断面的均一度を高めることが有効である。
は、燃焼室内に於ける燃料の霧化と燃焼の均一性を高め
るには、環状の燃料ノズルより旋回しつつ環状先細に吹
出された燃料をその内側から拡散させて霧化させる一次
空気の断面的均一度を高めることが有効である。
このことに関し、上記の先の提案になる空気ブラスト
型液体燃料ノズルに於いては、一次空気口内に設けられ
て一次空気口を流れる円筒状の空気流に対し旋回を与え
る一組の放射状ベーンは、螺旋状の捩じれ構造を有して
おり、即ちねじの如くこれをその外周面に沿う円筒に沿
って平面に展開してみれば、各ベーンは一連の傾斜した
直線により表されるものである。
型液体燃料ノズルに於いては、一次空気口内に設けられ
て一次空気口を流れる円筒状の空気流に対し旋回を与え
る一組の放射状ベーンは、螺旋状の捩じれ構造を有して
おり、即ちねじの如くこれをその外周面に沿う円筒に沿
って平面に展開してみれば、各ベーンは一連の傾斜した
直線により表されるものである。
しかし本願の発明者らは、かかる基本構成の空気ブラ
スト型液体燃料ノズルに於て、一次空気口内に配置され
るこの一組の放射状ベーンのベーン形状を修正すること
により、かかる空気ブラスト型液体燃料ノズルによる燃
焼室内に於ける燃料の燃焼の均一性が著しく高まること
を見出した。
スト型液体燃料ノズルに於て、一次空気口内に配置され
るこの一組の放射状ベーンのベーン形状を修正すること
により、かかる空気ブラスト型液体燃料ノズルによる燃
焼室内に於ける燃料の燃焼の均一性が著しく高まること
を見出した。
［発明を解決するための手段］ かかる知見に基づき、本発明は、液体燃料を旋回する
環状の先細流として噴出する環状の燃料噴射ノズルと、
前記環状燃料ノズルの内側に同心に開口し内部に一組の
放射状ベーンを有することにより前記の旋回する環状先
細燃料流をその内側から拡散させて燃料を霧化するよう
該旋回環状先細燃料流の内側に一次空気を旋回する円筒
状の流れとして吹出す一次空気口と、前記環状燃料ノズ
ルの周りに開口して前記一次空気により拡散されつつあ
る燃料に二次空気を供給する二次空気口とを有する空気
ブラスト型液体燃料ノズルに於て、前記放射状ベーンを
その各々が前記一次空気口の軸線方向に実質的に整合す
る上流端を有し、該ベーンの残りの部分が下流端へ向け
て湾曲するように修正するものである。
環状の先細流として噴出する環状の燃料噴射ノズルと、
前記環状燃料ノズルの内側に同心に開口し内部に一組の
放射状ベーンを有することにより前記の旋回する環状先
細燃料流をその内側から拡散させて燃料を霧化するよう
該旋回環状先細燃料流の内側に一次空気を旋回する円筒
状の流れとして吹出す一次空気口と、前記環状燃料ノズ
ルの周りに開口して前記一次空気により拡散されつつあ
る燃料に二次空気を供給する二次空気口とを有する空気
ブラスト型液体燃料ノズルに於て、前記放射状ベーンを
その各々が前記一次空気口の軸線方向に実質的に整合す
る上流端を有し、該ベーンの残りの部分が下流端へ向け
て湾曲するように修正するものである。
かかる放射状ベーンの翼型の修正により、燃料ノズル
より噴射された燃料の燃焼の均一度は従来の螺旋状捩れ
構造の放射状ベーンを有するものに比して著しく向上す
る。
より噴射された燃料の燃焼の均一度は従来の螺旋状捩れ
構造の放射状ベーンを有するものに比して著しく向上す
る。
［実施例］ 第１図は一次空気口内に配置された放射状ベーンの構
造を除き上述の欧州特許出願公開第132213号明細書に記
載された空気ブラスト型液体燃料ノズルと類似の構造を
有するものである。図に於て、10は高圧空間21を取り囲
むケーシングあり、その内部に燃焼室ライナ14と燃料ノ
ズル16とが支柱18により取り付けられている。燃料は供
給路20を経て供給され、ノズルの中心軸線に対して傾斜
して穿孔された複数の孔よりなる渦形成部24を通り、環
状空隙22より旋回する環状の先細流として噴出される。
一次空気流26は円筒状の一次空気口28を通り、環状空隙
22より旋回する環状先細流として噴出された燃料を内側
から押し拡げるように流れ、該環状燃料流をその内側か
ら拡散させ又霧化させる。
造を除き上述の欧州特許出願公開第132213号明細書に記
載された空気ブラスト型液体燃料ノズルと類似の構造を
有するものである。図に於て、10は高圧空間21を取り囲
むケーシングあり、その内部に燃焼室ライナ14と燃料ノ
ズル16とが支柱18により取り付けられている。燃料は供
給路20を経て供給され、ノズルの中心軸線に対して傾斜
して穿孔された複数の孔よりなる渦形成部24を通り、環
状空隙22より旋回する環状の先細流として噴出される。
一次空気流26は円筒状の一次空気口28を通り、環状空隙
22より旋回する環状先細流として噴出された燃料を内側
から押し拡げるように流れ、該環状燃料流をその内側か
ら拡散させ又霧化させる。
一次空気口28内には一組の放射状ベーンよりなる固定
翼組立体30が設けられている。
翼組立体30が設けられている。
更に二次空気32が渦形成翼34を通過し、環状空隙36よ
り噴出され、燃料の環状旋回流と一次空気の混合物に周
りから供給される。更に三次空気38が開口40を経て供給
されるようになっている。
り噴出され、燃料の環状旋回流と一次空気の混合物に周
りから供給される。更に三次空気38が開口40を経て供給
されるようになっている。
燃料と主として一次空気により形成された火炎42は図
示の如き円錐形状をなし、ノズルの中心軸線の周りに旋
回しつつ燃焼する。
示の如き円錐形状をなし、ノズルの中心軸線の周りに旋
回しつつ燃焼する。
第２図は第１図に示す燃料ノズルの要部を取り出して
示す図であり、第３図は更にその一部に組み込まれた固
定翼組立体30を取り出して示す図である。固定翼組立体
30は中央ハブ50を有し、これより放射状に複数のベーン
52が突き出ている。翼組立体50はベーン52の先端に於け
る直径が12.7mmで中央ハブ50の直径が6.35mm程度の大き
さのものである。そしてベーン52の先端を連ねる円筒に
沿ってベーンの断面形状を平面に展開すると、その形状
は第４図に示されている如きものである。即ち、各ベー
ン52は一次空気口28の軸線に整合する方向の上流縁58を
有し、残る翼型部はこの上流縁より下流縁60へ向けて湾
曲したものである。尚54はハブ50の上流端であり、56は
ハブの下流端である。
示す図であり、第３図は更にその一部に組み込まれた固
定翼組立体30を取り出して示す図である。固定翼組立体
30は中央ハブ50を有し、これより放射状に複数のベーン
52が突き出ている。翼組立体50はベーン52の先端に於け
る直径が12.7mmで中央ハブ50の直径が6.35mm程度の大き
さのものである。そしてベーン52の先端を連ねる円筒に
沿ってベーンの断面形状を平面に展開すると、その形状
は第４図に示されている如きものである。即ち、各ベー
ン52は一次空気口28の軸線に整合する方向の上流縁58を
有し、残る翼型部はこの上流縁より下流縁60へ向けて湾
曲したものである。尚54はハブ50の上流端であり、56は
ハブの下流端である。
第５図は従来の螺旋形の翼型による翼組立体のベーン
先端を第４図と同様の要領にて展開した図である。従来
の螺旋翼型では、螺旋ねじのねじ型と同じく、これらを
周縁に沿う円筒体に沿って平面に展開すれば、翼型はそ
の上流縁より下流縁に至るまで直線をなすものである。
先端を第４図と同様の要領にて展開した図である。従来
の螺旋翼型では、螺旋ねじのねじ型と同じく、これらを
周縁に沿う円筒体に沿って平面に展開すれば、翼型はそ
の上流縁より下流縁に至るまで直線をなすものである。
翼組立体の各ベーン52の翼型を第４図に示されている
如く修正することにより、これによって旋回を与えられ
て一次空気口28より噴出される円筒状旋回流は、その断
面に乱れのない高度に均一な旋回流となり、環状空隙22
より噴出された環状の先細燃料流をその内側から均一に
押し拡げ、燃焼室内に於ける燃料の燃焼を高度に均一化
することができる。尚第４図に示す如く、ベーン52の下
流縁60が一次空気口28の軸線に対してなす角度は30度程
度とされてよい。
如く修正することにより、これによって旋回を与えられ
て一次空気口28より噴出される円筒状旋回流は、その断
面に乱れのない高度に均一な旋回流となり、環状空隙22
より噴出された環状の先細燃料流をその内側から均一に
押し拡げ、燃焼室内に於ける燃料の燃焼を高度に均一化
することができる。尚第４図に示す如く、ベーン52の下
流縁60が一次空気口28の軸線に対してなす角度は30度程
度とされてよい。
第１図は本発明による空気ブラスト型液体燃料ノズルの
全体構造を示す縦断面図である。 第２図は第１図に示されたノズルの要部を取り出して示
す縦断面図である。 第３図は本発明の要部をなす固定翼組立体を取り出して
示す側面図である。 第４図は第３図に示す固定翼組立体のベーン先端を連ね
る円筒に沿って翼型形状を平面に展開して示す図であ
る。 第５図は従来の螺旋翼型によるベーンを第４図と同様の
要領にて展開して示す図である。 10……ケーシング、12……高圧空間、14……燃焼室ライ
ナ、16……燃料ノズル、18……支柱、20……燃料供給
路、22,36……環状空隙、24……渦形成部、26……一次
空気、28……一次空気口、30……固定翼組立体、32……
二次空気、34……渦形成翼、38……三次空気、40……開
口、42……火炎、50……中央ハブ、52……ベーン、54…
…ハブの上流端、56……ハブの下流端、58……ベーンの
上流縁、60……ベーンの下流縁、63……従来の翼型によ
るベーン
全体構造を示す縦断面図である。 第２図は第１図に示されたノズルの要部を取り出して示
す縦断面図である。 第３図は本発明の要部をなす固定翼組立体を取り出して
示す側面図である。 第４図は第３図に示す固定翼組立体のベーン先端を連ね
る円筒に沿って翼型形状を平面に展開して示す図であ
る。 第５図は従来の螺旋翼型によるベーンを第４図と同様の
要領にて展開して示す図である。 10……ケーシング、12……高圧空間、14……燃焼室ライ
ナ、16……燃料ノズル、18……支柱、20……燃料供給
路、22,36……環状空隙、24……渦形成部、26……一次
空気、28……一次空気口、30……固定翼組立体、32……
二次空気、34……渦形成翼、38……三次空気、40……開
口、42……火炎、50……中央ハブ、52……ベーン、54…
…ハブの上流端、56……ハブの下流端、58……ベーンの
上流縁、60……ベーンの下流縁、63……従来の翼型によ
るベーン
フロントページの続き (72)発明者 テリー・エイ・クラーク アメリカ合衆国コネチカット州、イース ト・ハートフォード、ホワイティング・ ロード 18 (56)参考文献 特開 昭50−77716（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−35165（ＪＰ，Ｂ２) 欧州公開132213（ＥＰ，Ａ１)
Claims (1)
- 【請求項１】液体燃料を旋回する環状の先細流として噴
出する環状の燃料噴射ノズルと、前記環状燃料ノズルの
内側に同心に開口し内部に一組の放射状ベーンを有する
ことにより前記の旋回する環状先細燃料流をその内側か
ら拡散させて燃料を霧化するよう該旋回環状先細燃料流
の内側に一次空気を旋回する円筒状の流れとして吹出す
一次空気口と、前記環状燃料ノズルの周りに開口して前
記一次空気により拡散されつつある燃料に二次空気を供
給する二次空気口とを有する空気ブラスト型液体燃料ノ
ズルにして、 前記放射状ベーンの各々は前記一次空気口の軸線方向に
実質的に整合する上流端を有し、該ベーンの残りの部分
は下流端へ向けて湾曲していることを特徴とする空気ブ
ラスト型液体燃料ノズル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US027,574 | 1987-03-19 | ||
| US07/027,574 US4815664A (en) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | Airblast fuel atomizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63251708A JPS63251708A (ja) | 1988-10-19 |
| JP2696218B2 true JP2696218B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=21838514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63064656A Expired - Lifetime JP2696218B2 (ja) | 1987-03-19 | 1988-03-17 | 空気ブラスト型液体燃料ノズル |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4815664A (ja) |
| EP (1) | EP0283422B1 (ja) |
| JP (1) | JP2696218B2 (ja) |
| CA (1) | CA1276473C (ja) |
| DE (1) | DE3889370T2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4938417A (en) * | 1989-04-12 | 1990-07-03 | Fuel Systems Textron Inc. | Airblast fuel injector with tubular metering valve |
| DE4103264C2 (de) * | 1990-02-12 | 1995-02-02 | Buna Gmbh | Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit |
| US5255508A (en) * | 1991-11-01 | 1993-10-26 | United Technologies Corporation | Fuel nozzle assembly and method for making the assembly |
| US5679135A (en) * | 1996-02-08 | 1997-10-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for off-gas particulate removal and apparatus therefor |
| US5916142A (en) * | 1996-10-21 | 1999-06-29 | General Electric Company | Self-aligning swirler with ball joint |
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| ATE306050T1 (de) * | 2001-01-04 | 2005-10-15 | Haldor Topsoe As | Drallbrenner |
| ATE519555T1 (de) * | 2005-01-18 | 2011-08-15 | Hakko Corp | Abprallvorrichtung, heissluftgebläse für lotbehandlung und düse dafür |
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| CN103196003B (zh) * | 2012-01-10 | 2016-08-31 | 富泰华工业（深圳）有限公司 | 转接头 |
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| US10663171B2 (en) | 2017-06-19 | 2020-05-26 | General Electric Company | Dual-fuel fuel nozzle with gas and liquid fuel capability |
| US10955141B2 (en) | 2017-06-19 | 2021-03-23 | General Electric Company | Dual-fuel fuel nozzle with gas and liquid fuel capability |
| CN114054264B (zh) * | 2020-08-03 | 2023-09-26 | 龚海涛 | 焊管自动上油装置 |
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