JPH0223695B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービン機関の燃焼器に燃料を供
給する新規な装置に関する。

本発明に関連する一つの代表的な形式の機関に
あつては空気が、一般には多段軸流圧縮機によつ
て圧縮され、デイフユーザを経て環状の燃焼器内
に排出され、ここで燃焼する燃料によつて加熱さ
れる。加熱された空気および燃焼器内に生じた燃
焼生成物は、まず圧縮器を駆動するガス発生ター
ビンを、次いで動力タービンを通つて膨張する。
動力タービンは、発電機、ガス管路ブースタ圧縮
機、機械駆動装置、あるいはその他の被動ユニツ
トにこれを連結することができる。

こうした特徴を有するガスタービン機関の好例
−カリフオルニア州サン・デイエゴ所在ソーラ
ー・タービンス・インターナシヨナル（Solar
Turbines International）社製で、工業用に設計
され、10000馬力とみられる−が1979年９月11日
発行の米国特許第4167097号その他の特許および
係属出願に開示されている。

本発明を効果的に利用できる前記その他のガス
タービン機関は、少なく共選択的に液体燃料によ
つて作動され、本発明はこの種の燃料による作動
に関連するものである。

とくに、本発明に関連する型式の機関にあつて
は、円形あるいはリング状のマニホルドから機関
の環状燃焼器の外側ケースの周りに等距離に配設
された同形の一連の燃料噴射器の上流端に燃料が
分配される。一般的に燃焼器の排出側から取り入
れられる空気は噴射器にも供給される。液体燃料
は、効率よく燃焼するように、これが燃焼室に導
入される前に、この空気によつて噴霧される。

経済的な理由からも、有害な燃焼生成物の発生
を最小限にする上からも、有効な燃焼は重要であ
る。この目的のためには、燃焼器に結合された燃
料噴射器のすべてに燃料が均等に分配される必要
がある。これは、とくに着火の際、解決困難な問
題となるおそれがあるが、それは、燃料マニホル
ドが充満していなければならず、また、そうでな
ければ状態がきわめて一時的なものとなつて、こ
の目的にそぐわなくなるからである。

従来、ガスタービン機関の環状燃焼器の幾つか
の燃料噴射器に燃料を均等に分配する問題は、複
合中央燃料分配弁を用い、あるいは1952年８月５
日発行の米国特許第2606066号および1973年11月
27日発行の米国特許第3774851号に示すように燃
料調整弁を各噴射器に関連させることによつて解
決されていたが、これらの両案には、非常に高価
であるという欠点がある。

我々はここで、これが回避できることを見いだ
した。先行技術による液体燃料分配装置の高価な
経費は、分割リング型マニホルドと、この分割マ
ニホルドに関連して、マニホルドの働きで役目を
果す噴射器への充分均一な流れを確保する単純且
つ安価な逆止め弁とを用いる新規な分配装置によ
つて回避できる。この装置の経費は従来用いられ
且つ上に述べたもののわずかな部分にしか過ぎな
い。

前記により、本発明の一つの重要且つ主要な目
的が新規且つ改善されたガスタービン機関用液体
燃料供給装置を提供することにあることは明りよ
うになるであろう。

本発明の他の重要且つまた主要な目的は、環状
に配設された幾つかの燃料噴射器に燃料をほぼ同
等に分配でき、しかも従来その目的に用いられた
装置よりもかなり安く製造されるような装置を提
供することにある。

本発明の関連の且つまたは重要な目的は、前記
に確認された目的を達成するために、逆止め弁に
関連させた分割マニホルドを用いることにある。

本発明の他の重要な目的および特徴ならびに付
加的な利点は、特許請求の範囲により、また添付
の図面についての次の詳細な説明と論議とにより
明りようになるであろう。

図面について説明する。第１図の参照符号２０
によつて識別される仮想線は、前記に確認された
特許第4167097号に開示されるようなガスタービ
ン機関燃焼器２２の外側ケーシングを略示する。

液体燃料は、本発明の原理を具体化し、それに
従つて作られた液体燃料供給装置２４によつて噴
霧状態で燃焼器２２に供給される。

図示の典型的な燃料供給装置は垂直に置いて使
用するように考えられている。その主要部分は、
上部マニホルド２６と、下部マニホルド２８と、
上部マニホルド２６から燃料管路３２を経由し下
部マニホルド２８から燃料管路３４を経由して燃
料を供給される円形に配設された燃料噴射器３０
とを含む。燃料は燃料管路３６，３８を経て上部
マニホルド２６へ、また下部マニホルド２８と燃
料供給用管路３８の間に延在する燃料供給管路４
０を経て下部マニホルド２８へ供給される。以下
にあきらかにされる目的のために、燃料供給管路
４０内に逆止め弁４２が組み入れられる。

最後に、燃料供給装置２４はまた、下部マニホ
ルド２８と燃料供給用管路３８との間に、第二の
逆止め弁４６を組み込んだ燃料帰り管路４４を含
む。

略して図示した燃料噴射器３０は空気ブラスト
型のものである。噴射器へ供給された燃料は当該
ガスタービン機関の圧縮機（図示せず）から排出
される空気によつて噴霧され、次いで燃焼室２２
へ排出される。

着火、すなわち起動の際は噴射器へ送られる液
体燃料の流量が少なく、燃料噴射器における圧力
降下は従つてこれに応じて少なく、その結果、燃
料は燃料供給装置内の水頭によつて、配設された
噴射器の中で低い位置にあるものに到達してから
ずつと後まで、配設された上部燃料噴射器に達し
ないように保たれる。

前述のように、着火状態の間におけるこの燃料
の不均一な分配の影響で、燃料の効果が失われ、
有害な排出物の生成がかなり増大する。

燃料供給装置２４によつて上下の噴射器へのよ
り均等な供給が保たれ、それによつて燃焼効率が
助長され、有害な排出物の生成が最小限にされ
る。

第１図に示すように、燃焼器のケーシング２０
は円形の断面を有し、燃焼器２２内に噴霧燃料を
排出するためにケーシング２０の内側に置かれた
噴射器の排出ポート４８と共に燃料噴射器３０が
基本的には等間隔でこのケーシングの周りに円形
に配設される。

上下のマニホルド２６，２８は相まつていわゆ
る分割マニホルドを構成する。両者共半円形をな
し、相まつて燃焼器２２のケーシング２０を同心
的に囲んでいる。この二つのマニホルドは、本発
明に関しては重要な構成要素を成さないブラケツ
ト５０によつて上記の関係を保ちながら一緒に固
定される。

上下のマニホルドから噴射器３０へ流れる液体
燃料を通す燃料管路３２，３４は、マニホルドか
ら噴射器に向けて内方半径方向に、基本的には周
りに等間隔に延在する。これらはその外端で、第
２図に詳細に示す管継手５２によつてマニホルド
に連結される。継手およびマニホルドを結ぶそれ
ぞれの開口５４および５６によつてマニホルドと
燃料管路３２，３４との間の連通が得られる。

上部マニホルド２６に供給される燃料の通る管
路３８は、上部マニホルドと同様に、一般に弧状
をなしている。この管路は下部マニホルド２８か
ら同心的に隔たり且つこれを取り巻き、その上端
５８，６０は燃料供給装置の両側で上部マニホル
ド２６の下端６２，６４に連結される。

管路３８に燃料を供給する管路３６は、管路３
８の底部、上端５８，６０の中間でこれと連通す
る。

第１図および本発明の前記説明により、とくに
着火時において燃料の圧力が低い場合、燃料を噴
射器に供給するために単純なリング型のマニホル
ドを使用したとすれば、燃料供給装置における水
頭Ｈによつて燃料は燃焼器２２の最上部の噴射器
よりも底部の噴射器へはるかに速く到達すること
が理解されるであろう。この流量分布の不均衡
は、図示の燃料供給装置２４において、燃料供給
管路４０と逆止め弁４２から成る流量均衡の仕組
みによつて有効に軽減される。

詳述すれば、燃料管路４０は下部マニホルドの
両端６６，６８のほぼ中間で管路３８と下部マニ
ホルド２８との間に連結され、それによつて液体
燃料が管路３８から管路４０を経て下部マニホル
ドに、またこれを通つて反対方向に、流される。

前述の方向に燃料を流すように設けられた逆止
め弁４２は、燃料供給管路３８内の圧力がこの装
置の水頭Ｈの半分に達したときに開くように設定
される。それによつて下部マニホルド２８の底部
における燃料圧力が低減され、その結果、そのマ
ニホルドにおける垂直な圧力（逆止め弁出口圧力
−Ｈ／２）は、ほかの場合よりも上部マニホルド
２６およびその燃料供給用管路３８における圧力
（管路３８内の圧力−Ｈ）に更に近くなる。

従つて、両マニホルドを通る燃料の流量と、両
者を充満させるに要する時間は更に等しくなる。
かくして、簡単且つ安価な逆止め弁の仕組みによ
つて、中央分配弁方式や、上記に引用した米国特
許第2606066号および同第3774851号に開示の噴射
器と調整弁の組合わせ方式のようなより高価な燃
料分配装置による場合と本質的には同じ結果が達
成される。

また、燃料供給装置２４における水頭の影響を
このようにして軽減すると、ここに説明した仕組
みによつて、この燃料供給装置をそなえた機関の
作動中に、異なつた高さにある各噴射器へ、より
均一に燃料が流れる。またこれによつて、更に有
効な燃焼と、より低い排出レベルがもたらされ
る。

前記に言及した燃料供給装置２４の最後の特徴
−燃料帰り管路−は、燃料供給装置をそなえた機
関が停止したときに、下部マニホルド２８から燃
料管路３８，３６へ燃料を戻すことができるよう
に設けられるものである。管路４４内の逆止め弁
４６は、燃料がその方向に流れるように置かれて
いる。機関が回転し、これに燃料が燃料管路３
６，３８を経て供給される限り、逆止め弁４２に
おける圧力降下により、管路３８内の圧力は下部
マニホルド２８内のそれを上回り、弁４６は従つ
て閉じたままである。しかし機関が停止すると、
管路３６，３８内の圧力は降下し、その結果下部
マニホルド内の燃料の水頭によつて逆止め弁が開
き、帰り管路４４を経てマニホルドから燃料が排
出される。

本発明は、その本質的特性から逸脱することな
く特有の形式でこれを具体化することができる。
従つて、本実施例は専ら説明上のもので制約的な
ものではなく、本発明の範囲は前述の説明による
ものではなく特許請求の範囲によつて示されるも
のであり、従つて特許請求の範囲の等価なものの
意味と範囲内のあらゆる変更は特許請求の範囲内
に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービン機関の燃焼器、更に詳細
には、液体燃料を燃焼器に供給するための本発明
による装置を示す略図、第２図は第１図の線２−
２についての燃料供給装置のある要素の部分断面
図である。 ２２：燃焼器、２４：燃料供給装置、２６：上
部マニホルド、２８：下部マニホルド、３０：燃
料噴射器、３４：燃料管路、３６：第２燃料管
路、３８：燃料供給用管路（第１燃料管路）、４
０：燃料供給管路、４２：逆止め弁、４４：燃料
帰り管路、４６：逆止め弁、５８：端部、６０：
端部、６２：端部、６４：端部、６６：端部、６
８：端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 共に円形の輪郭を有する上下の弧状燃料マニ
   ホルドと、これら両マニホルドにより形式される
   円内に同心的に等角度を置いて円形に配設された
   燃料噴射器と、前記各マニホルドに囲まれたこれ
   らの燃料噴射器と前記マニホルドとを連結する燃
   料管路であつて前記各マニホルドに沿つておおむ
   ね等間隔に設けられた燃料管路と、上マニホルド
   の両端からそれに燃料を供給する燃料供給装置
   と、該燃料供給装置と前記下マニホルドの両端間
   のほぼ中間との間に連結された燃料供給管路と、
   前記両マニホルドを経てほぼ同じ割合で燃料を分
   配する上に効果のある圧力降下を生ずるため前記
   燃料供給管路内に設けられた圧力降下発生装置と
   を具備するガスタービン機関燃料供給装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のガスタービン
   機関燃料供給装置において、前記圧力降下発生装
   置が前記燃料供給用装置から前記燃料供給管路を
   経て前記下マニホルドへ燃料を流すように設けら
   れた逆止弁であることを特徴とするガスタービン
   機関燃料供給装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のガスタービン
   機関燃料供給装置において、前記燃料供給用装置
   が下マニホルドを囲み両端を上マニホルドの両端
   に連結されたおおむね半円形の第１燃料管路装置
   と、第１燃料管路両端間の中間でこれに連通する
   第２燃料管路とを具備することを特徴とするガス
   タービン機関燃料供給装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載のガスタービン
   機関燃料供給装置において、前記燃料噴射器が空
   気ブラスト型であることを特徴とするガスタービ
   ン機関燃料供給装置。