JP2866960B2 - ガスタービン用燃料噴射装置組立体 - Google Patents

ガスタービン用燃料噴射装置組立体

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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の燃料室内へ燃料を噴霧するた
めの噴射装置に係り、特に空気ブラスト型ノズル組立体
の安定性の改良に係る。
従来の技術 ガスタービンの燃料室は従来、乱れ騒ぐ高速ガスの容
積を郭定する金属製外殻又はライナーを有しており、そ
の内部にて燃焼が行なわれる。再循環領域が形成される
ことは最も重要であり、それは、実質的な速度を、燃焼
が行なわれるに適した速度まで、若しくはそれを下回る
までに低下させる。この安定領域は、燃焼室全体のため
の点火源即ち種火の源発地を準備する。
空気ブラスト型噴射装置は従来、円錐形の燃料噴霧パ
ターンを用いており、その円錐の内側には、燃焼支持空
気の一部としての内側空気の供給が行なわれる。もう一
つの燃焼支持空気を供給し且撹乱を誘発するため、円錐
形の噴霧と相互に作用しつつ渦を巻くようにして、もう
一つの空気が導入される。更にもう一つの空気が一層外
側の位置に導入され、この空気もまた一般に円錐形噴霧
の接線方向に誘導される。この空気流は付加的な燃焼支
持空気を供給するのみでなく、円錐形噴霧の外側の炎の
安定性維持に役立つ再循環領域を生じさせる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら我々は、再循環領域は生ずるけれどもこ
の領域内には極めてわずかな燃料しか導入されないの
で、この際循環領域では空気が優勢であることを知っ
た。
発明の概要 空気ブラスト型燃料噴射装置は、略中空な円錐形をし
た燃料噴霧と、燃料噴霧装置の軸に対し特徴的に同心の
空気供給とを有する。空気を誘導するための複数の互に
分離した空気ノズルは、燃料噴射装置の軸へと向けて真
っすぐに狙いを定められている。これらのノズルは、燃
料ノズルの軸に平行な線から12゜乃至25゜の角度に位置
決めされている。それらは、配置された円周領域を60％
以下を占めている互に分離したノズルであり、軸から2
5.4mm以下に配置されるのが望ましい。
このように配置した空気ノズルは、円錐を貫通して再
循環領域を破壊することは無いけれども相当な量の燃料
を再循環領域乃へ導入するには十分な透過力を有する。
実施例 第１図の全体的構成には、空気流を閉込めている高圧
空間12を取囲むケーシング10が図示されている。このケ
ーシング内には燃焼室ライナ14と、該燃焼室ライナ内に
配置されるべく支柱18に据付けられた燃料噴射装置16と
がある。燃料は供給路20を通過し、燃料噴射装置16の出
口にて環状空間を通って噴出する。斜行通路22によって
燃料はわずかに渦を巻き、それにより、燃料噴射装置16
の円周の周りに均等に燃料が配分される。
内側空気流24は燃料噴射装置の内側を通っており、若
し必要ならば渦形成翼26により渦を形成されてよい。燃
焼室ライナ14は開口部を有しており、燃焼室ライナと隔
壁30との間にもう一つの高圧空間28を形成する。外側空
気32は、高圧空間28から燃焼室36の中へと渦形成翼34を
通過する。内側空気24と外側空気32と燃料との相互作用
は、燃料室内への、60゜乃至70゜の開先角度を有する燃
料と空気との中空な円錐形の噴出をもたらす。
滑動ガイドプレート38が隔壁30に対して燃料噴射装置
を支持し、それにより、燃焼室ライナ14の支持部材と支
柱18との間の相対的移動を伴なう膨脹を許容する。もう
一つの空気流40が、互に分離した空気ノズル42により前
記ガイドプレートを通過する。
分離したノズルの詳細は、第２図と第３図と第４図と
に一層明確に示されている。直径40.64mmの円44の上に
各々直径2.667mmのノズル42が24個配置されているの
で、ノズル42の開口の合計は、円44の円周の略50％にの
ぼることが判る。こうして、互に分離した多数の空気ジ
ェットが、燃焼室内の円錐形流出パターンへと向けてノ
ズル42を通過する。
これらのノズルは燃料噴射装置の中心軸46へと向けて
真っすぐに狙いを定められており、また、符号47にて第
４図に示されている如く、中心軸46に平行な線48に対し
15゜の角度を成すようにしてこれらのノズルは狙いを定
められている。
内側空気流24と外側空気流32との和は、燃焼器へ送る
空気流の総計の約７％に達する。もう一つの、付加的空
気流40は、空気流の総計の２％乃至４％にあたる。付加
的空気流40が内側空気流と外側空気流との和の25％乃至
60％の間にあるこの条件が、燃料を含んだ安定的再循環
領域を生ずるに十分な相対的な運動量を与える。
空気流40は、主たる燃焼用流出パターン50と相互作用
をして、再循環領域52を形成する。従来の技術の教える
ところによれば、符号40にて示されたものと類似の、円
錐形パターン50へと向けられる空気は既に導入されてい
るけれども、それは一般に前記パターンの接線方向へと
指向させられている。こうした空気は幾らかの再循環領
域を作り出すけれども、この領域は、稀薄な燃料しか含
まないことが知られている。その上、燃料噴射ノズルの
中心軸46へと向けて空気40を導入されてすらも、その燃
料噴射装置の中心軸に平行な線に対して12゜を下回るよ
うな角度をもってしては不十分な再循環しか得られない
ことを我々は見出した。他方、燃料噴射装置に対する角
度が余りに急勾配になれば、この空気流は円錐を貫通し
てしまうので効果的な再循環領域を生成することは出来
ないことが判った。従って、中心軸に平行な線から12゜
乃至25゜の角度をもってノズル42を真っすぐに中心軸46
へと向けて配置することにより、十分な量の燃料を再循
環領域52へ導入するに適切な円錐50透過力を得られるこ
とが判った。これは、従来技術のシステムによっては達
成されることの無かった運転の安定性を実現する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例である燃料噴射装置組立体
の全体的構成図である。 第２図は、囲繞空気ノズルを伴うガイドリングの詳細図
である。 第３図は、第２図の一部分の断面図であり、中心軸に一
致するようにして配置されたノズルの配置方向を示す。 第４図は、ガイドプレートの断面図であり、中心軸へと
向かうノズルの配置方向を示す。 10……ケーシング,12……高圧空間,14……燃焼室ライ
ナ,16……燃料噴射装置,18……支柱,20……供給路,22…
…斜行通路,24……内側空気流,26……渦形成翼,28……
第二の高圧空間,30……隔壁,32……外側空気流,34……
渦形成翼,36……燃焼室,38……滑動ガイドプレート,40
……付加的空気流,42……ノズル,44……ノズルが配置さ
れた円,46……中心軸,47……ノズルが指向する方向,48
……中心軸に平行な線,50……主たる燃焼用流出パター
ン,52……再循環領域
フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エイ・マシューズ アメリカ合衆国コネチカット州、メルロ ース、メルロース・ロード 169 (72)発明者 エドマンド・イー・ストリーベル アメリカ合衆国コネチカット州、サウ ス・ウインザー、パーマー・ドライヴ 64 (56)参考文献 特開 昭61−119919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−26207（ＪＰ，Ａ) 米国特許4162611（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C 7/22 - 7/236 F23R 3/00 - 3/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガスタービン用燃料噴射装置組立体にし
    て、 該燃料噴射装置組立体の中心軸線（46）の周りに同心の
    中空円錐状に燃料を噴射する燃料噴射装置（16）と、 前記の中空円錐状に噴射された燃料の内側に同心に空気
    を導入する内側空気導入手段と、 前記の中空円錐状に噴射された燃料の周りに実質的に接
    線状に空気を導入する外側空気導入手段とを有し、 更に前記外側空気導入手段を取り囲んで設けられ該燃料
    噴射装置組立体の中心軸線（46）に対し12゜〜25゜の範
    囲の角度をなして該中心軸線に交わる方向に内向きに空
    気を導入する複数個の互いに分離された追加空気噴射ノ
    ズル（42）を有することを特徴とするガスタービン用燃
    料噴射装置組立体。
  2. 【請求項２】前記追加空気噴射ノズル（42）は前記内側
    空気導入手段及び前記外側空気導入手段により導入され
    る空気量の合計の25〜60％に相当する追加の空気を導入
    するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記
    載のガスタービン用燃料噴射装置組立体。
JP63082117A 1987-04-06 1988-04-01 ガスタービン用燃料噴射装置組立体 Expired - Fee Related JP2866960B2 (ja)

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