JP3703863B2 - 燃焼器用のスワールミキサー及び燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法 - Google Patents
燃焼器用のスワールミキサー及び燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、ガスタービンエンジンに使われる種類の燃焼器用のスワールミキサー及び燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法に関し、さらに詳しく言えば、前記燃焼器の炎の再点火安定性を維持又は改善しながら、燃料/空気の混合気の燃焼によって生じる煙を減少させるように燃料と空気を均一に混合するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
高性能の航空機のガスタービンエンジンに使われる燃焼器の設計者の目標の一つに、ガスタービンエンジンにおける燃料工程によって発生する煙及び他の汚染物質の量をできるだけ減少させるということがある。特に軍用航空機では、煙の跡が見えない場合に比べて、煙が発生すると高い高度を飛行する航空機が容易に発見されてしまうことになる。従って、設計者は煙の発生をできるだけ少なくする燃焼器を設計することを目指す。
【0003】
高性能航空機の燃焼器の設計者のもう一つの目標に、燃焼器の「再点火の安定性」をできるだけ高めるということがある。この再点火の安定性という用語は、何らかの原因で燃焼工程が停止した後で、高速気流及び低い気圧の下で燃焼工程を開始する能力を指す。再点火の安定性が低いと、燃焼器の再点火に失敗した時点の状況によっては、航空機及び/又は生命を失うことになる。今日のガスタービンに使用される典型的な燃焼器においては、再点火の安定性は燃焼器における合計に直接に関連する。
【0004】
当業者にとっては容易に理解されることであるが、煙の発生は燃焼器の燃料と空気の混合気を薄くすることによって最少限に押えることができる。同様に、再点火の安定性は燃料と空気の混合気を濃くすることによって高めることができる。このように、過去において、燃焼器の設計者は煙の発生を低く押えるか又は再点火の安定性を高めるかのどちらか一方を選択することを強制されてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、煙の発生を低下させるということと再点火の安定性を高めるという相反する目標を同時に達成するガスタービンエンジンの燃焼器用のスワールミキサーを提供することである。
【0006】
本発明の他の目的は、燃料と空気の混合気が燃焼器において点火されるときに煙の発生をできるだけ低減させるために燃料と空気を均一に混合する燃焼器用のスワールミキサーを提供することができる。
【0007】
本発明の別の目的は、高所において再点火の安定性を高める燃焼器用のスワールミキサーを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を、本発明は、ガスタービンエンジンにおける燃焼の前に燃料と空気を混合するための燃焼器用のスワールミキサーであって、長手方向の軸、前記燃料及び空気を受け取るための上流端及び前記混合した燃料及び空気を排出するための下流端を有する混合用ダクトを含む燃料/空気ミキサーにおいて、円形断面を有し第1通路を規定する第1ダクトであって、前記第1通路が前記空気を前記第1通路に導くための第1入口と前記空気を前記第1通路から排出させるための第1出口を有するところの前記第1ダクトと、前記第1ダクトと同軸上にある第2ダクトであって、前記第2ダクトは前記第1ダクトから半径方向に外側に離間し、前記第1及び第2ダクトの間に第2通路が規定されており、前記第2通路が前記空気を前記第2通路に導くための第2入口と前記空気を前記第2通路から排出させるための第2出口を有するところの前記第2ダクトと、前記第2ダクトと同軸上にある第3ダクトであって、前記第3ダクトは前記第2ダクトから半径方向に外側に離間し、前記第2及び第3ダクトの間に第3通路が規定されており、前記第3通路が前記空気を前記第3通路に導くための第3入口と前記空気を前記第3通路から排出させるための第3出口を有するところの前記第3ダクトと、燃料を前記第1通路に導入するために前記混合用ダクトの一端に固定された燃料ノズルと、前記第1入口を通って前記第1通路に入る空気に第1スワール角度を与える手段と、前記第2入口を通って前記第2通路に入る空気に第2スワール角度を与える手段と、前記第3入口を通って前記第3通路に入る空気に第3スワール角度を与える手段を含む前記混合用ダクトであって、前記第1及び第2通路を通る空気の合計はコア空気マスフローを規定し、前記第1ダクトは前記第2ダクトに注ぎ、これによって前記第1及び第2ダクトからの空気の流れの合流部が生じることを特徴とする燃焼器用のスワールミキサーにより達成した。
【0009】
上記の目的を、本発明は、さらに、煙の発生を最低限に押え、炎の安定性を高めるために燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法であって、円形の断面を有し第1通路を規定する第1ダクト及び前記第1ダクトと同軸上にあり前記第1ダクトから半径方向に外側に離間する第2ダクトであって前記第1及び第2ダクトの間に環状の第2通路を規定する前記第2ダクトを提供することと、少なくとも50°の第1スワール角度で燃料と接触させるために空気の第1部分にスワールを生じさせる一方で、前記第1ダクトに燃料を噴射させることによって前記燃料と空気の前記第1部分を混合することと、前記燃料及び第1部分に第2スワール角度で空気の第2部分を混合させて60°未満のスワール角度を有する前記第1及び第2部分の合流部を発生させることと、前記燃料及び前記空気の第1及び第2部分から成る混合物を点火することを含む前記方法により達成した。
上記燃焼器用のスワールミキサーにおいて、前記第2スワール角度は前記第1スワール角度に対して逆方向の回転であるのが好ましい。さらに、前記コア空気マスフローの少なくとも80%を前記第1ダクトに通すための手段をさらに含むのが好ましい。さらに、前記コア空気マスフローの少なくとも5%を前記第2ダクトに通すための手段をさらに含むのが好ましい。
また、上記燃焼器用のスワールミキサーにおいて、前記第2スワール角度は前記第1スワール角度に対して同一方向の回転であるのが好ましい。さらに、前記コア空気マスフローの少なくとも10%を前記第1ダクトに通すための手段をさらに含むのが好ましい。さらに、前記コア空気マスフローの少なくとも80%を前記第2ダクトに通すための手段をさらに含むのが好ましい。さらに、前記第2スワール角度は40°以下であるのが好ましい。また、前記コア空気マスフローの約15%を前記第1ダクトに通すための手段及び前記コア空気マスフローの約85%を前記第2ダクトに通すための手段をさらに含み、前記第1スワール角度が約75°であるのが好ましい。
【0010】
【作用】
本発明は、燃焼器用のスワールミキサー及び燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法を開示している。前記ミキサーは円形の断面を有する第1の通路及び該第1の通路から半径方向に外側に離間する2つの環状の通路を有する。前記2つの環状の通路は前記第1の通路と同軸上にある。前記第1通路のスワラは、前記第1通路を通過する燃料及び空気に十分に大きなスワール角度を与える。
【0011】
これによって燃焼器における煙の発生が最低限に押えられる。前記第1の通路のすぐ外側の前記環状の通路は、該環状の通路を通過する空気に、前記第1通路におけるスワール角度とは明らかに異なるスワール角度を与える。前記第1の通路の出口は、該第1の通路のすぐ外側の前記環状の通路の中に注ぐ。前記第1の通路及びそのすぐ外側の前記環状通路における2つの気流のスワール角度が相対的に異なるために、前記2つの気流が合成された気流のスワール角度が低くなる。これによって、高所での再点火の安定性を高めるための、より濃い再循環領域(a richer recirwlation zone)が形成される。
【0012】
本発明の前述及びその他の特長と利点は、以下の説明及び添付した図面により、より明らかになるであろう。
【0013】
【実施例】
本発明の燃焼用のスワールミキサーとしての燃料/空気ミキサー10は、図1に示されるとおり、長手方向の軸14を有する混合用ダクト12を有する。固定板18に固定された燃料ノズル16は、長手方向の軸14と公称として同軸上に位置し、後述するようにミキサー10に燃料を導入するためにミキサー10の上流に位置する。燃料ノズル16は熱膨張による変化を許容するように固定されていてもよく、ノズル16の熱膨張後の位置は、長手方向の軸14と同軸上に位置しないこともある。このように、本発明では、燃料ノズル16が中心線14又は長手方向の軸14から外れて半径方向の位置(radial positions)を取ることも許容される。
【0014】
混合用ダクト12は、好適には、第1円筒形ダクト20、第2円筒形ダクト22および第3円筒形ダクト24を含み、これらの各々は長手方向の軸14と同軸上にある。本発明のダクト20,22,24が円筒形であると図示し記述したのは、理解を容易にするためだけである。これらダクトは、円錐形又は長軸に直角の断面が円形であるならあらゆる形状をとることができるので、ここで示した円筒形のダクトは特許請求の範囲に限定を加えることを意図したものではない。第2円筒形ダクト22は第1円筒形ダクトから半径方向に外側に離間し、第3円筒形のダクト24は第2円筒形ダクト22から半径方向に外側に離間している。第1円筒形ダクト20は、第1入口28及び第1出口30を有する第1通路26を規定し、第1入口28は第1通路26に空気100を導入し、第1出口30は第1通路26から空気100を排出させる。第1円筒形ダクト20と第2円筒形ダクト22は、それらの環状の形をした第2通路32を規定する。第2通路32は、第2通路32に空気100を導入するための第2入口34と第2通路32から空気100を排出するための第2出口36を有する。第2円筒形ダクト22と第3円筒形ダクト24は、それらの間に環状の形をした第3通路38を規定する。第3通路38は、第3通路38に空気100を導入するための第3入口40及び第3通路38から空気100を排出するための第3出口42を有する。
【0015】
第2円筒形ダクト22の下流部の端部は、円錐形のプレフィルマー(prefilmer)44になっている。第1円筒形ダクト20の端部はプレフィルマー44よりも上流側に位置するため、第1円筒形ダクト20を出る空気の部分は、第2円筒形ダクト22の円錐形の部分44の中に排出される。後述する理由により、第1ダクト20の出口30は、少なくとも第2出口36の半径と同じ長さだけ、軸方向において第2出口36から離間していなければならない。第3円筒形ダクト24の下流部の端部も同様に収束部分46になっており、第2及び第3出口36,42は好適には同一平面上にある。
【0016】
第1円筒形ダクト20の上流側の端部は、長手方向の軸14に対して略直角である第1リム部48と一体的に構成されている。第1リム部48は固定板18との間に間隔を有し、該間隔は第1入口28を規定する。第1スワラ52のスワラ羽根(swirling vanes)50は第1リム部48と固定板18との間をつなぎ、各々の羽根50は好適には第1リム48と一体的に構成され、熱膨張による燃料ノズル16の半径方向の動きを許容するために、羽根50は摺動表面取り付け(sliding surface attachement)によって固定板18に固定されている。
【0017】
第2及び第3円筒形ダクト22,24の上流端は、同様にそれぞれ第2及び第3リム部54,56と一体的に構成されており、これらのリム部54,56の各々は長手方向の軸14に対して略直角である。第2リム部54は第1リム部48との間に間隔を有し、該間隔は第2入口34を規定する。第3リム部56は第2リム部54との間によって間隔を有し、該間隔は第3入口40を規定する。第2スワラ60のスワラ羽根58は第1リム48と第2リム54との間をつなぎ、各々の羽根58は、好適には、第1及び第2円筒形ダクト20,22の相対的位置を固定するために、両方の隣合うリム48,54と一体的に構成されている。同様に、第3スワラ64のスワラ羽根62は第3リム56と第2リム54との間をつなぎ、各々の羽根62は、好適には、第2及び第3円筒形ダクト22,24の相対的位置を固定するために、両方の隣合うリム54,56と一体的に構成されている。このように、第1通路26は第1通路26の入口28に隣接する第1スワラ52を含み、第2通路32は第2通路32の入口34に隣接する第2スワラ60を含み、第3通路38は第3通路38の入口40に隣接する第3スワラ64を含む。
【0018】
スワラ52,60,64は好適には半径方向にあるが、軸方向又は軸方向及び半径方向の組み合わせでもよい。スワラ52,60,64は長手方向の軸14を中心に対称的に配置されている複数の羽根(図1に概略的に示す)を有する。各々の通路26,32,38への気流の質量は制御されるので、有効な空気100は所望のとおりに別々の通路26,32,38を通る。各の通路26,32,38への気流は好適には各々26,32,38にとっての所望のマスフローを決定し、それから各々の通路への有効フロー面積を確定することによって調節され、それによって空気100は所望のとおりに通路26,32,38に導入される。
【0019】
好適な実施例において、図2に示されているとおり、第1及び第2スワラ52,60は長手方向の軸14に対して逆回転する(すなわち、第1スワラ52の羽根50は、第2通路32の気流に対して第1通路26の気流を逆回転させるような角度になっている)。この開示のためには、燃料ノズル16は燃料スプレー66を渦流(スワール)にはしないと仮定され、このためには第1及び第2通路26,32の気流が反対方向に回転していればよく、これらの気流が実際にどの方向に回転するかは問題ではない。しかしながら、もし燃料ノズル16が燃料スプレー66を渦流(スワール)にする場合には、第1通路の渦流(スワール)の方向は燃料スプレー66の渦流(スワール)の方向と同じでなければならない。第1スワラ52の羽根50は、第1通路26のスワール角度を少なくとも50°に、好適には55°にするような角度になっている。本発明者は第1通路26の気流のスワール角度が50°未満の場合には、スワール角度が50°以上の場合と比較して、明らかにより多量の煙を発生させることを発見した。従って50°以上であるこのスワール角度は本発明にとって重要な事項である。ここで使用されている「スワール角度」という用語は、通路内の気流の軸方向の速度に対する通路内の気流の接線速度の比に由来する角度という意味である。気流のスワール角度は、ボルトのねじやまのピッチから類推し、各々の通路26,32,38の気流がねじやまに沿った経路をたどると考えることにより理解され得る。小さなスワール角度は、1インチ当たりいくつかのねじやましか持たないボルトに相当し、大きなスワール角度は、1インチ当たり多くのねじやまを持つボルトに相当する。
【0020】
第2スワラ60の複数の羽根は、第1及び第2通路26,32の合流部68でのスワール角度を60°以下にするような角度になっている。好適な実施例の実験による評価によって、第1通路26の空気と第2通路32の空気との間の質量比が83:17から91:9の範囲にある時に、第1通路26の空気とは反対方向に回転する第2通路32の空気のスワール角度を68°から75°の範囲にすることによって、合流部68で約50°というスワール角度が得られることが示された。本発明者は、合流部68でのスワール角度が60°を越える場合には、合流部68でのスワール角度が60°以下の場合と比較すると、明らかに再点火安定性を低下させることを発見した。従って、合流部68でのスワール角度もまた本発明にとって重要な事項である。上述した第1出口30と第2出口36との間の軸方向における間隔は、第3通路38からの気流の部分と前記合流部での気流との相互作用が起きる前に、合流部68でのスワール角度を与えるために必要である。
【0021】
第3通路38の気流は第1通路26の気流と同一方向に回転する。第3通路38を通過する空気の部分の質量は、第1,第2及び第3通路26,32,38を通過する空気の質量の合計の30%以下、好ましくは15%以下である。第3スワラ64の複数の羽根62は、第3通路38を通過する空気の部分におけるスワール角度を約70°にするような角度になっている。第3スワラ64の羽根62をこのような角度にした理由は、本発明者が、このような大きいスワール角度を有する第3通路38の気流と第1及び第2通路26,32からの気流の合流部68の気流が合成されると、燃焼器において外側剪断層炎(outer shear layer flame)が発生することを発見したからである。この外側剪断層炎は重要である。その理由は、これによって再点火の安定性が気流の合計には依存しなくなるからである。そのかわり、外側剪断層炎が生じると、再点火の安定性は第3通路38を通過する気流の関数になる。従って、第3通路38の気流を増加させることによって、所望のとおりに再点火の安定性を減少させることが可能であり、第3通路38の気流を減少させることによって、所望のとおりに再点火の安定性を増加させることが可能である。
【0022】
本発明のミキサーの作動を以下に説明する。
【0023】
コンプレッサー(図示せず)から排出された空気100は3つの通路26,32,38の入口28,34,40からスワラ52,60,64を通して混合ダクト12に導入される。混合ダクト12に導入された気流の合計の15%が第3通路38に導入され、気流の残り85%(以下「コア気流」と言う)は第1及び第2通路にそれぞれ83:17から91:9の範囲になるように二分される。第1スワラ52によって、燃料ノズル16がある第1通路の気流のスワール角度が55°になる。燃料は空気のスワール(渦流)に噴霧され、燃料と空気の混合気はスワールとなって長軸方向14を第1円筒形ダクト20の出口30に進む。第1通路のスワール角度が大きいことが、燃料の流れが多いときに中空の円錐形燃料スプレーの形成を助けるので、煙の発生が減少する。第1出口36において、第1通路からの燃料と空気の混合気は第2円筒形ダクト22と第2通路32からの反対方向に回転する気流に排出される。第1通路26の気流と反対方向に回転する第2通路32の気流の強い剪断作用によって引き起こされる乱流によって、この二つの気流の合流部68における全体のスワール角度は減少する。合流部68の下流のコア気流のスワール角度が小さいことによって、再点火の安定性を増加させるより濃い再循環領域(richer recirculation zone)の形成が促進される。合流部68のすぐ下流のスワール角度が、所望の再点火の安定性を得るために許容できる最大のスワール角度である60°よりもかなり小さい約50°であるということが実験結果によって示された。当業者にとって容易に理解できることであるが、第2通路32のスワール角度を例えば75°と比較的大きい値にすることによって、最少限の第2通路32の気流の量でもって第1通路のスワール角度を所望のとおりに減少させることが可能である。
【0024】
コア気流のスワール角度は合流部68のすぐ下流において減少するけれども、図3に示すとおり、コア気流の回転方向は第1通路26の気流の回転方向と同じである。コア気流が50°のスワール角度でプレフィルマー(prefilmer)を出ると、70°のスワール角度を有する第3通路38の気流と合流する。これら二つの気流の相互作用が外側剪断層(outer shear layer)を発生させ、そこで発生する渦が第3出口42の下流に延びる再循環領域を提供する。上述したように、再循環領域は再点火安定性を高め、外側剪断層がさらに本発明の再点火安定性を高める。
【0025】
本発明の代わりの実施例について以下に述べる。
【0026】
図4に示すとおり、第1及び第2スワラ52,60は長手方向の軸14に対して同じ方向に回転する(すなわち、第1スワラ52の複数の羽根は、第1通路の気流の回転方向を第2通路32の気流のそれと同じにするような角度になっている)。第1スワラ52の羽根50は第1通路26のスワール角度を50°以上に、好適には65°から75°の間にするような角度になっている。第2スワラ60の羽根58は、第1及び第2通路26,32の合流部68におけるスワール角度を60°以下にするような角度になっている。この代わりの実施例の実験による評価によって、第1及び第2通路26,32の空気の質量比が9:91から17:83の範囲にあるときに、第1通路26の空気と同一方向に回転する第2通路32の空気のスワール角度を34°とすることによって、合流部68におけるスワール角度を約42°にすることができる。第3通路38の気流については、前述の好適実施例の場合と同様である。
【0027】
上記代わりの実施例の作動を以下に述べる。
【0028】
コンプレッサーからの空気100は3つの通路26,32,38の入口28,34,40からスワラ52,60,64を通して混合ダクト12に導入される。混合ダクト12に導入された気流の合計の15%が第3通路38に導入され、気流の残り85%が第1及び第2通路26,32にそれぞれ9:91から17:83の範囲になるように二分される。第1スワラ52によって、燃料ノズル16がある第1通路の気流のスワール角度が65°から75°の範囲に入る。燃料は空気のスワールに噴霧され、燃料と空気の混合気はスワールとなって長軸方向14を第1円筒形ダクト20の出口30に進む。前述の理由によって、第1通路のスワール角度が大きいことが、煙の発生を減少させる。第1出口において、第1通路26からの燃料と空気の混合気は、第2円筒形ダクト22と第1通路の気流と同一方向に回転する第2通路32からの気流に排出される。大きなスワール角度を有する第1通路26の気流と小さな角度を有する第2通路32の気流を合成することによって、これら2つの気流の合流部68で剪断が生じる。前記小さなスワール角度の気流の質量は、前記大きなスワール角度の気流の質量の5倍以上なので、合流部68のすぐ下流のスワール角度は、所望の再点火安定性のために許容できる最大のスワール角度である60°よりもかなり小さい約42°である。図5に示すとおり、コア気流の回転方向は第1通路26の気流の回転方向と同じである。コア気流が42°のスワール角度でプレフィルマー(prefilmer)44を出ると、70°のスワール角度を有する第3通路38の気流と合流する。これらの2つ気流の相互作用により、前述の好適な実施例において記述した有益な結果と同様な結果が得られる。
【0029】
本発明の燃料及び空気のスワールミキサーは、大きな剪断を得るように設計されており、高性能を有する。半径方向の流入スワラ52,60,64は、現在の大きな剪断を得る設計に存在する同一で再現可能な均一の燃料の分布を発現させる。再点火の安定性は現在の大きな剪断を得る設計に存在する流れの分割の変化に明確に対応する。さらに、スワールミキサー10の新しい特徴には、現在の大きな剪断を得る設計の霧状にすることに優れていることがある。
【0030】
本発明は詳細な実施例について記述されたが、当業者にとって特許請求の範囲を越えずに本発明をさまざまに変形することは可能であることが理解されるべきである。
【0031】
【発明の効果】
本発明のスワールミキサーによれば、第1,第2及び第3通路の気流のスワール角度をそれぞれ調整することによって、ガスタービンからの煙の発生が低く押えられ、再点火の安定性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料ノズル/ミキサーアセンブリの好適な実施例の長手方向の断面図である。
【図2】図1の線A−Aに沿う断面図である。
【図3】図1の線B−Bに沿う断面図である。
【図4】図2と同様であるが、本発明の代わりの実施例を示した断面図である。
【図5】図3と同様であるが、本発明の代わりの実施例を示した断面図である。
【符号の説明】
10…燃料/空気ミキサー
12…混合用ダクト
14…長手方向の軸
16…燃料ノズル
20…第1ダクト
22…第2ダクト
24…第3ダクト
26…第1通路
28…第1入口
30…第1出口
32…第2通路
34…第2入口
36…第2出口
38…第3通路
40…第3入口
42…第3出口
52…第1スワラ
60…第2スワラ
64…第3スワラ
66…燃料スプレー
68…合流部
100…空気
Claims (18)
- ガスタービンエンジンにおける燃焼の前に燃料と空気を混合するための燃料/空気ミキサーであって、長手方向の軸、前記燃料及び空気を受け取るための上流端及び前記混合した燃料及び空気を排出するための下流端を有する混合用ダクトを含む燃焼器用のスワールミキサーにおいて、
円形断面を有し第1通路を規定する第1ダクトであって、前記第1通路が前記空気を前記第1通路に導くための第1入口と前記空気を前記第1通路から排出させるための第1出口を有するところの前記第1ダクトと、
前記第1ダクトと同軸上にある第2ダクトであって、前記第2ダクトは前記第1ダクトから半径方向に外側に離間し、前記第1及び第2ダクトの間に第2通路が規定されており、前記第2通路が前記空気を前記第2通路に導くための第2入口と前記空気を前記第2通路から排出させるための第2出口を有するところの前記第2ダクトと、
前記第2ダクトと同軸上にある第3ダクトであって、前記第3ダクトは前記第2ダクトから半径方向に外側に離間し、前記第2及び第3ダクトの間に第3通路が規定されており、前記第3通路が前記空気を前記第3通路に導くための第3入口と前記空気を前記第3通路から排出させるための第3出口を有するところの前記第3ダクトと、
燃料を前記第1通路に導入するために前記混合用ダクトの一端に固定された燃料ノズルと、
前記第1入口を通って前記第1通路に入る空気に第1スワール角度を与える手段と、
前記第2入口を通って前記第2通路に入る空気に第2スワール角度を与える手段と、
前記第3入口を通って前記第3通路に入る空気に第3スワール角度を与える手段と、を含む前記混合用ダクトであって、
前記第1及び第2通路を通る空気の合計はコア空気マスフローを規定し、前記第1ダクトは前記第2ダクトに注ぎ、これによって前記第1及び第2ダクトからの空気の流れの合流部が生じ、前記第3通路を通過する空気の質量は、第1、第2及び第3通路を通過する空気の質量の合計の30%以下であり、前記第1スワール角度が少なくとも50°であり、生じた前記合流部のすぐ下流のスワール角度は60°以下であることを特徴とする燃焼器用のスワールミキサー。 - 前記第2スワール角度は前記第1スワール角度に対して逆方向の回転である請求項1記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記コア空気マスフローの少なくとも80%を前記第1ダクトに通すための手段をさらに含む請求項2記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記コア空気マスフローの少なくとも5%を前記第2ダクトに通すための手段をさらに含む請求項3記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記コア空気マスフローの約91%を前記第1ダクトに通すための手段及び前記コア空気マスフローの約9%を前記第2ダクトに通すための手段をさらに含み、前記第1スワール角度が約55°である請求項2記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記第3スワール角度は約70°である請求項5記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記第2スワール角度は少なくとも60°である請求項4記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記第2スワール角度は前記第1スワール角度に対して同一方向の回転である請求項1記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記コア空気マスフローの少なくとも10%を前記第1ダクトに通すための手段をさらに含む請求項8記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記コア空気マスフローの少なくとも80%を前記第2ダクトに通すための手段をさらに含む請求項9記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記コア空気マスフローの約15%を前記第1ダクトに通すための手段及び前記コア空気マスフローの約85%を前記第2ダクトに通すための手段をさらに含み、前記第1スワール角度が約75°である請求項8記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記第3スワール角度は約70°である請求項11記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 前記第2スワール角度は40°以下である請求項10記載の燃焼器用のスワールミキサー。
- 煙の発生を最低限に押え、炎の安定性を高めるために燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法であって、
円形の断面を有し第1通路を規定する第1ダクト、前記第1ダクトと同軸上にあり前記第1ダクトから半径方向に外側に離間する第2ダクトであって前記第1及び第2ダクトの間に環状の第2通路を規定する前記第2ダクト、及び前記第2ダクトと同軸上にあり前記第2ダクトから半径方向に外側に離間する第3ダクトであって前記第2及び第3ダクトの間に環状の第3通路を規定する前記第3ダクトを提供することと、
少なくとも50°の第1スワール角度で燃料と接触させるために空気の第1部分にスワールを生じさせる一方で、前記第1ダクトに燃料を噴射させることによって前記燃料と空気の前記第1部分を混合することと、
前記燃料及び空気の第1部分に第2スワール角度で空気の第2部分を混合させて60°未満のスワール角度を有する前記空気の第1及び第2部分の合流部を発生させることと、
空気の前記第1、前記第2及び第3部分の質量の合計の30%以下の質量を有する空気の第3部分であって、前記合流部と同一方向に回転するとともに約70°のスワール角度を有する空気の第3部分を前記空気の第1及び第2部分に混合することと、
前記燃料及び前記空気の第1及び第2部分から成る混合物を点火することと、を含む燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法。 - 前記第2スワール角度は前記第1スワール角度に対して逆方向の回転である請求項14記載の燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法。
- 空気の前記第2部分の質量に対する空気の前記第1部分の質量の比は約9:1であり、前記第1スワール角度は約55°であり、前記第2スワール角度は約75°である請求項15記載の燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法。
- 前記第2スワール角度は前記第1スワール角度に対して同一方向の回転である請求項14記載の燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法。
- 空気の前記第2部分の質量に対する空気の前記第1部分の質量の比は15:85であり、前記第1スワール角度は約75°であり、前記第2スワール角度は約34°である請求項17記載の燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法。
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