JP5511140B2 - 二段燃料噴射器 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンの燃焼チャンバに備えられる二段燃料噴射器に関する。

本発明は、仏国特許出願公開第２８３２４９２号明細書に記載されたものなどの装置を改善するものであり、その装置の構造および動作は、以下のように要約することができる。２つのバルブが、噴射器の外側ブッシュに直列に配置され、それぞれのバネによって閉じた位置に別個に付勢される。ポンプによって噴射器に供給された燃料は、フィルタを通過して、弱いバネによって付勢された一次バルブである第１のバルブに負荷を与える。したがって、このバルブを開くためには、適度の圧力で十分であり、燃料は第１のバルブを通過し、次いで噴射器の外に導く一次経路に沿って流れる。一次経路は、外側ブッシュと内側本体との間に環状部分を備え、環状部分内に他のバルブまたは二次バルブが、滑動する方法で収容される。燃料は、また、前のバネよりもはるかに強いバネによって付勢された二次バルブにも負荷を与える。したがって、圧力が、一次バルブを変位させかつ一次燃料経路を開くために必要な圧力よりも高い圧力に達するまで、二次バルブは、動かないが、一旦、二次バルブが開かれると、二次バルブは、一次燃料経路から分岐しかつ二次バルブを通過する二次燃料経路を開く。次いで、噴射器によって送られる燃料の流れは、この二次燃料経路を通って流れる追加の流れによって増加される。この二次流れは、噴射器が用いられるエンジンの所定の状況で用いられる。
仏国特許出願公開第２８３２４９２号明細書 英国特許出願公開第２１３４２４４号明細書 米国特許第３６６２９５９号明細書

本発明の考えは、噴射器によって送られる混合物を濃縮する、すなわち、一次流れ状況においてのみ、燃料の流れを増加させることである。この濃縮は、高度の高い飛行または地上における走行中の点火能力を改善するために必要である。これは、いくつかのエンジンの噴射器だけが関係する。したがって、試みは、完全に新しい設計または異なるモデルを用いる代わりに、既存の噴射器を修正することである。求められる噴射器が、二次流れを制御する部品に関して、既存の噴射器と同一であるならば特に有利である。

本発明によれば、これは、二段燃料噴射器によって達成され、二段燃料噴射器は、直列に配置され、かつ閉じた位置に向かって付勢された２つのバルブ、すなわち、一次燃料経路に配置された一次バルブ、および二次燃料経路に配置された二次バルブを備え、一次燃料経路および二次燃料経路は、一次バルブの下流側で分岐し、二段燃料噴射器は、さらに内側本体を備え、内側本体内を二次バルブが滑動し、かつ内側本体が一次燃料経路の境界を定め、二次燃料経路が、二次バルブの中央空洞と、その周辺と中央空洞との間で二次バルブを径方向に貫通する少なくとも１つの孔とを備え、二段燃料噴射器が、少なくとも１つのオリフィスを備え、該オリフィスが、二次バルブが閉じた位置にあるとき、一次燃料経路と二次バルブとの間で内側本体を貫通し、かつ孔に開口することを特徴とする。

一次流れだけの完全な濃縮を達成するために、内側本体を貫通するオリフィスが、二次燃料経路の上流側端部に向かう方向に、孔の端部部分に開口することは有利である。

しかしながら、多くの従来の噴射器において、オリフィスの穿孔は、過剰な一次流れを生成する。したがって、その長さの部分にわたって、一次流れ経路の環状部分を、必要な直径に較正することができる他のオリフィスで置き換えることが有用である。

ここで、それぞれ一次流れだけを有する状態と、一次流れおよび二次流れを有する状態との本発明による噴射器を示す、図１および図２に関連して本発明を説明する。

図１および図２の噴射器は、円筒状外側ブッシュ１を備え、円筒状外側ブッシュ１は、その２つの端部面間の所定位置が中空にされる。これは、上流側端部でストレーナー型燃料フィルタ２を含み、燃料入り口オリフィス３を介して開口する。本明細書の文頭で既に引用した仏国特許出願公開第２８３２４９２号明細書の教示によれば、燃料フィルタ２は、中央のオリフィス５を有するダイヤフラム４に支承され、これは、製造中に生成されるサイズ変動を考慮して燃料の流れを制御するように構成される。一次バルブ７用のベアリング座６は、外側ブッシュ１をさらに下流側へ延在する。弱いバネ２８は、一次バルブ７を、座６に対して噴射器の上流側端部に向かって付勢させる。バネ８の力が、燃料の圧力に打ち負かされると、一次バルブ７は、下流側へ動き、その周りに燃料を通過可能にする。

外側ブッシュ１は、また、二次バルブ１０が滑動する、穿孔９を有する内側本体８を備え、二次バルブ１０は、上流側端部に向かって停止位置まで、バネ１１によって付勢される。停止位置は、下流側端部に位置しかつ内側本体８の対応する着座位置を支承する二次バルブ１０のカラー１２によって形成されることができる。二次バルブ１０は、中央空洞１３と径方向向きの孔１４とを備える。中央空洞１３は、二次バルブ１０の全てを貫通しない。孔１４は、中央空洞１３を二次バルブ１０の周辺表面と連絡させることができ、内側本体８の穿孔９の壁の前で開口する。燃料流れの圧力および二次バルブ１０の閉鎖程度に応じて、二次状態で所望の燃料流れを与えるために、孔１４が下流側端部に向かって延在するように、スロット１５が、二次バルブ１０に切削される。

噴射器の下流側端部は、同心導管のシステムを備え、その端部は、外側ブッシュ１を貫通する。下流側本体１６は、その中に収容され、既に述べた内側本体８に接続される。下流側本体１６は、二次燃料放出導管１７によって穿孔され、その中央に、一次燃料放出導管１８がある。

一次バルブ７を通過した後、燃料は、一次燃料経路をたどり、一次燃料経路は、一次バルブ７の周囲を通り、次いで内側本体８の周囲を通り、内側本体と外側ブッシュ１との間に配置される環状スロット１９内へ進み、次いで、下流側本体１６の周囲を通り、このスロットの延長部内へ進み、一次放出導管１８で終わる。燃料は、また、二次バルブ１０の周囲を流れ、その中央空洞１３を通り、二次バルブに対して負荷を与えるが、より高い圧力に達するまでそれを変位させない。次いで、図２に示した状態に到達し、孔１４またはスロット１５が、内側本体１０の穿孔９の端部と合い、中央空洞１３、孔１４およびスロット１５、ならびに内側本体８の下の下流側本体１６によって形成されたチャンバ２０によって確立される二次流れ回路が開かれ、燃料は、最終的に二次流れ導管１７に到達する。

ここで、本発明の特徴となる要素を考察する。図１に示した状態において、オリフィス２１は、内側本体８を貫通し、かつ孔１４の１つから環状スロット１９へ延在する。したがって、一次燃料流れ経路は、中央空洞１３およびオリフィス２１を通り、この状態に所望の濃縮化を与える分岐を含む。オリフィス２１は、この位置でその座に着座する二次バルブ１０の中実部分のすぐ下流側に開くことが、強調されなければならない。したがって、図２に明瞭に示したように、オリフィス２１は、濃縮化が終了するように、二次流れが確立されると直ちに変位され、二次バルブ１０によって閉鎖される。

従来設計とは対照的に、環状スロット１９は、外側ブッシュ１まで延在する内側本体８のカラー２３によって遮断される。一次燃料流れ経路は、このカラー２３を貫通しかつ環状スロット１９の２つの部分を結合するオリフィス２２によって、再び確立される。前記オリフィスを、一次燃料流れを完全に制御するように、オリフィス２１のように非常に正確な直径に較正することが可能である。

図３は、燃料の圧力の関数として得られた流れ曲線を示し、第１の部分２４は、知られている噴射で得られる一次状態における流量を表し、第２の部分２５は、本発明の噴射器で得られる一次流れを表し、部分２６は、二次流れ状態で得られ、本発明の目的によれば、新規な噴射器および古い噴射器と同一である。

一次流れだけを有する状態における本発明による噴射器を示す。 一次流れおよび二次流れを有する状態における本発明による噴射器を示す。 燃料の圧力を関数として得られる流れ曲線を示す。

符号の説明

１ 外側ブッシュ
２ 燃料フィルタ
３ 燃料入り口オリフィス
４ ダイヤフラム
５ 中央オリフィス
６ ベアリング座
７ 一次バルブ
８ 内側本体
９ 穿孔
１０ 二次バルブ
１１ バネ
１２、２３ カラー
１３ 中央空洞
１４ 孔
１５ スロット
１６ 下流側本体
１７ 二次燃料放出導管
１８ 一次燃料放出導管
１９ 環状スロット
２０ チャンバ
２１、２２ オリフィス
２８ 弱いバネ

Claims (4)

1. 二段燃料噴射器であって、
   直列に配置され、かつ閉じた位置に付勢された２つのバルブ（７、１０）を備え、前記２つのバルブは、一次燃料経路に配置された一次バルブ（７）、および二次燃料経路に配置された二次バルブ（１０）を含み、一次燃料経路および二次燃料経路は、一次バルブ（７）の下流側で分岐し、二段燃料噴射器が、
   さらに内側本体（８）を備え、該内側本体（８）内を二次バルブが滑動し、かつ内側本体（８）が一次燃料経路（１９）の境界を定め、一次燃料経路（１９）が、内側本体（８）を囲み、
   二次燃料経路が、二次バルブの中央空洞（１３）と、周辺と中央空洞との間で二次バルブ（１０）を径方向に貫通する少なくとも１つの孔（１４）とを備え、二段燃料噴射器が、
   さらに少なくとも１つのオリフィス（２１）を備え、該オリフィス（２１）が、二次バルブ（１０）が閉じた位置にあるとき、一次燃料経路（１９）と二次バルブとの間で内側本体を貫通し、かつ二次バルブ（１０）の壁の連続する部分のすぐ下流側の孔（１４）に開口し、
   内側本体（８）を貫通するオリフィス（２１）が、二次燃料経路の上流側端部に向かう方向に孔（１４）の端部部分に開口し、二次バルブが変位されると、前記オリフィス（２１）は、二次バルブによって閉鎖されかつ二次流れが確立され、前記二段燃料噴射器によって供給される混合物の濃縮が終了することを特徴とする、二段燃料噴射器。
2. 一次燃料経路が、噴射器の周辺ブッシュ（１）まで延在する、内側本体（８）のカラー（２３）を貫通する少なくとも１つのオリフィス（２２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の二段燃料噴射器。
3. 請求項１に記載の少なくとも１つの二段燃料噴射器を備える、燃焼チャンバ。
4. 請求項３に記載の燃焼チャンバを備える、ガスタービン。

Images