JPH04227410A - 後部装填式燃料ノズル - Google Patents
後部装填式燃料ノズルInfo
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- JPH04227410A JPH04227410A JP3106441A JP10644191A JPH04227410A JP H04227410 A JPH04227410 A JP H04227410A JP 3106441 A JP3106441 A JP 3106441A JP 10644191 A JP10644191 A JP 10644191A JP H04227410 A JPH04227410 A JP H04227410A
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Classifications
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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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/002—Supplying water
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジン用
の燃料ノズル構造に関し、特に、水噴射を利用しかつ気
体燃料と留出燃料とに用い得る燃料ノズルに関する。
の燃料ノズル構造に関し、特に、水噴射を利用しかつ気
体燃料と留出燃料とに用い得る燃料ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】水をガスタービンエンジンの燃焼室内に
噴射することは周知である。例えば、米国特許第２８４
７８２５ 号には、短時間、例えば、離陸中および他の
非常状態中、航空機ガスタービンエンジンの推力の増強
に利用される水噴射装置が開示されている。
噴射することは周知である。例えば、米国特許第２８４
７８２５ 号には、短時間、例えば、離陸中および他の
非常状態中、航空機ガスタービンエンジンの推力の増強
に利用される水噴射装置が開示されている。
【０００３】米国特許第３０２１６７３ 号には、エン
ジンの加速特性を高めるための自動車ガスタービン用水
噴射装置が開示されている。
ジンの加速特性を高めるための自動車ガスタービン用水
噴射装置が開示されている。
【０００４】米国特許第４０４４５４９ 号には、水を
燃料と混ぜることにより、燃料液滴を含有する水蒸気を
生成するような、窒素酸化物排出量の少ない燃焼ガスを
発生する方法が開示されている。
燃料と混ぜることにより、燃料液滴を含有する水蒸気を
生成するような、窒素酸化物排出量の少ない燃焼ガスを
発生する方法が開示されている。
【０００５】窒素酸化物排出量をかなり減らす水噴射装
置の利用はまた、米国特許第４１１０９７３ 号、第４
１６０３６２ 号、第４２５９８３７ 号、第４２９０
５５８ 号、第４３３７６１８ 号、第４３４２１９８
号、第４５１９７６９ 号、第４６００１５１ 号に
開示されている。
置の利用はまた、米国特許第４１１０９７３ 号、第４
１６０３６２ 号、第４２５９８３７ 号、第４２９０
５５８ 号、第４３３７６１８ 号、第４３４２１９８
号、第４５１９７６９ 号、第４６００１５１ 号に
開示されている。
【０００６】公知の水噴射装置では、水は通例燃料の半
径方向外側の位置から噴射される。すなわち、霧化され
た水がガス用先端部の旋回羽根を経て送給される。しか
し、経験上わかっているように、これは、高温部品に対
する水の直撃の結果として、周囲のキャップまたはカウ
ルおよび燃焼室ライナ組立体における極端な熱勾配を引
起こす。その結果生じる熱応力により割れが発生して部
品の有用寿命が大幅に減り、検査回数と整備と修理を多
くしなければならなくなる。
径方向外側の位置から噴射される。すなわち、霧化され
た水がガス用先端部の旋回羽根を経て送給される。しか
し、経験上わかっているように、これは、高温部品に対
する水の直撃の結果として、周囲のキャップまたはカウ
ルおよび燃焼室ライナ組立体における極端な熱勾配を引
起こす。その結果生じる熱応力により割れが発生して部
品の有用寿命が大幅に減り、検査回数と整備と修理を多
くしなければならなくなる。
【０００７】従来、この問題の解決策として試みられた
ことは、割れを起こしにくい金属材料を代用することと
、そのような金属を断熱セラミック被覆材で絶縁するこ
とであった。両解決策とも部品の有用寿命の延長にある
程度成功しているが、依然として割れが発生する。
ことは、割れを起こしにくい金属材料を代用することと
、そのような金属を断熱セラミック被覆材で絶縁するこ
とであった。両解決策とも部品の有用寿命の延長にある
程度成功しているが、依然として割れが発生する。
【０００８】
【発明の概要】本発明は窒素酸化物排出量を減らしかつ
水噴射と関連する割れ問題をほぼ解消する従来の水噴射
技術の改良に関するものである。本発明によれば、噴射
された水は、窒素酸化物制御の効率が比較的良い火炎中
心部に直接導入され、また高温金属に対する水の直撃を
無くする。本発明の燃料ノズルはまた気体燃料または留
出燃料を燃焼させる能力を有し、両燃料とともに水噴射
を利用し得る。
水噴射と関連する割れ問題をほぼ解消する従来の水噴射
技術の改良に関するものである。本発明によれば、噴射
された水は、窒素酸化物制御の効率が比較的良い火炎中
心部に直接導入され、また高温金属に対する水の直撃を
無くする。本発明の燃料ノズルはまた気体燃料または留
出燃料を燃焼させる能力を有し、両燃料とともに水噴射
を利用し得る。
【０００９】この概念の予備試験は良好な結果を示した
。詳述すると、水は気体燃料を使用中の２種燃料型ノズ
ルの送油路を経て噴射された。その結果として、窒素酸
化物排出量は減っており、金属の線形温度勾配は比較的
良好であり、そして動圧作用は許容し得るままであった
。
。詳述すると、水は気体燃料を使用中の２種燃料型ノズ
ルの送油路を経て噴射された。その結果として、窒素酸
化物排出量は減っており、金属の線形温度勾配は比較的
良好であり、そして動圧作用は許容し得るままであった
。
【００１０】本発明の一実施例によれば、送水管を含む
燃料ノズルカートリッジ組立体が、燃料ノズル体の後端
からノズル体の中央の留出燃料通路内に挿入されるよう
に設けられる。この構成では、２つの個別同心通路が設
けられ、圧送水が送水管を経て送給され、ノズル体の中
心部から燃焼器内に細霧化した円錐状噴流として噴射さ
れ得る。留出燃料は側部装着入口を経て送給され、ノズ
ル体の内径と送水管の外径との間に形成された環状域を
通流する。留出燃料は水の円錐状噴流を囲む円錐状噴流
として燃焼器内に噴射され、その霧化は留出燃料噴流の
半径方向外側に導入された高圧空気により促進される。
燃料ノズルカートリッジ組立体が、燃料ノズル体の後端
からノズル体の中央の留出燃料通路内に挿入されるよう
に設けられる。この構成では、２つの個別同心通路が設
けられ、圧送水が送水管を経て送給され、ノズル体の中
心部から燃焼器内に細霧化した円錐状噴流として噴射さ
れ得る。留出燃料は側部装着入口を経て送給され、ノズ
ル体の内径と送水管の外径との間に形成された環状域を
通流する。留出燃料は水の円錐状噴流を囲む円錐状噴流
として燃焼器内に噴射され、その霧化は留出燃料噴流の
半径方向外側に導入された高圧空気により促進される。
【００１１】気体燃料を燃やす場合は、留出燃料通路が
ノズル体の上流で閉ざされ、そして気体燃料がノズル体
内の別の気体燃料通路を経て燃焼域に導入される。水は
留出燃料通路内の送水管を経て噴射し続け、やはり火炎
中心部に注入される。
ノズル体の上流で閉ざされ、そして気体燃料がノズル体
内の別の気体燃料通路を経て燃焼域に導入される。水は
留出燃料通路内の送水管を経て噴射し続け、やはり火炎
中心部に注入される。
【００１２】本発明のこの実施例では、送水管は後方開
端から前方開端まで延在する内部貫通路を有する。取付
け継手が管の後端付近の外面に固定され、カートリッジ
組立体を燃料ノズル体の後端部内に装填するのに役立つ
。また、管継手が管の後端に固定され、給水源に接続さ
れる。
端から前方開端まで延在する内部貫通路を有する。取付
け継手が管の後端付近の外面に固定され、カートリッジ
組立体を燃料ノズル体の後端部内に装填するのに役立つ
。また、管継手が管の後端に固定され、給水源に接続さ
れる。
【００１３】カートリッジ管の前端には内側の水スワー
ラと外側の留出燃料スワーラとが設けられ、燃料ノズル
体の前端には空気スワーラが設けられ、従って、燃料ノ
ズル先端部で、外側の円錐状空気噴流と、中間の留出燃
料噴流と、内側の円錐状水噴流とが合流し燃焼点で均質
混合気となる。
ラと外側の留出燃料スワーラとが設けられ、燃料ノズル
体の前端には空気スワーラが設けられ、従って、燃料ノ
ズル先端部で、外側の円錐状空気噴流と、中間の留出燃
料噴流と、内側の円錐状水噴流とが合流し燃焼点で均質
混合気となる。
【００１４】従って、本発明の主要な特徴として、燃料
ノズルに水を圧送するカートリッジが、次のような長管
部材、すなわち、前端に噴射オリフィスを有し、後端に
継手を有し、さらに後端付近でカートリッジを燃料ノズ
ル体内に固定するための取付け要素を後端付近に有する
長管部材からなるものとして設けられる。
ノズルに水を圧送するカートリッジが、次のような長管
部材、すなわち、前端に噴射オリフィスを有し、後端に
継手を有し、さらに後端付近でカートリッジを燃料ノズ
ル体内に固定するための取付け要素を後端付近に有する
長管部材からなるものとして設けられる。
【００１５】本発明の他の主要関連特徴として、ガスタ
ービン用燃料ノズルが、前端に気体燃料噴射オリフィス
と留出燃料噴射オリフィスを有する燃料ノズル体と、前
端に水噴射オリフィスを有する管形給水カートリッジ組
立体とからなり、細長い管形給水カートリッジ組立体は
燃料ノズル体の留出燃料通路内に同心的に装着され、従
って水噴射オリフィスは気体燃料噴射オリフィスと留出
燃料噴射オリフィスの半径方向内側に存在する。
ービン用燃料ノズルが、前端に気体燃料噴射オリフィス
と留出燃料噴射オリフィスを有する燃料ノズル体と、前
端に水噴射オリフィスを有する管形給水カートリッジ組
立体とからなり、細長い管形給水カートリッジ組立体は
燃料ノズル体の留出燃料通路内に同心的に装着され、従
って水噴射オリフィスは気体燃料噴射オリフィスと留出
燃料噴射オリフィスの半径方向内側に存在する。
【００１６】本発明の他の主要関連特徴として、窒素酸
化物排出量を減らしかつガスタービンの燃焼用構成部の
応力割れを無くする方法が、（ａ）ガスタービンの燃焼
室内に燃料を第１円錐状噴流として噴射する段階と、（
ｂ）燃焼室内に水を第１円錐状噴流の半径方向内側に位
置する第２の微細に霧化した円錐状噴流として噴射して
燃焼室内の高温金属表面への水の直撃を防ぐようにする
段階とからなる。
化物排出量を減らしかつガスタービンの燃焼用構成部の
応力割れを無くする方法が、（ａ）ガスタービンの燃焼
室内に燃料を第１円錐状噴流として噴射する段階と、（
ｂ）燃焼室内に水を第１円錐状噴流の半径方向内側に位
置する第２の微細に霧化した円錐状噴流として噴射して
燃焼室内の高温金属表面への水の直撃を防ぐようにする
段階とからなる。
【００１７】本発明の他の目的と利点は以下の詳述から
明らかとなろう。
明らかとなろう。
【００１８】
【実施例の記載】添付図面の図１には本発明による鋳造
燃料ノズル体１０が示され、ガスタービン燃焼器（一部
を仮想線で示す）の外側ケース組立体１２Ａに取付ける
一体の取付けフランジ１２を備えている。燃料ノズル体
１０は気体燃料または留出燃料の燃焼用として設計され
ている。このため、燃料ノズル体１０には第１内部通路
１４が設けられ、気体燃料を燃焼器の燃焼域２０に供給
するための入口端１６と出口端１８を有する。
燃料ノズル体１０が示され、ガスタービン燃焼器（一部
を仮想線で示す）の外側ケース組立体１２Ａに取付ける
一体の取付けフランジ１２を備えている。燃料ノズル体
１０は気体燃料または留出燃料の燃焼用として設計され
ている。このため、燃料ノズル体１０には第１内部通路
１４が設けられ、気体燃料を燃焼器の燃焼域２０に供給
するための入口端１６と出口端１８を有する。
【００１９】第２通路２２が燃料ノズル体１０に設けら
れ、空気を燃焼器の燃焼域２０に供給するための入口端
２４と出口端１８を有する。
れ、空気を燃焼器の燃焼域２０に供給するための入口端
２４と出口端１８を有する。
【００２０】第３通路２８が燃料ノズル体１０内部の中
心域に設けられ、留出燃料すなわち油を燃焼域２０に供
給するための後方入口端３０と前方出口端３２を有する
。
心域に設けられ、留出燃料すなわち油を燃焼域２０に供
給するための後方入口端３０と前方出口端３２を有する
。
【００２１】燃料ノズル体１０の前端にはノズル組立体
３４が取付けられ、外側ガス先端部３６と中間空気円錐
体３８と内側空気スワーラ４０を有する。ノズル組立体
３４は、後に詳述のように、ノズル体１０にねじ付けら
れている。
３４が取付けられ、外側ガス先端部３６と中間空気円錐
体３８と内側空気スワーラ４０を有する。ノズル組立体
３４は、後に詳述のように、ノズル体１０にねじ付けら
れている。
【００２２】特に図１と図４を参照するに、ガス先端部
３６は円錐形部分４２と取付け後部４４と前端４６を有
し、前端４６には複数の傾斜開口４８が中央開口４６’
の周りに配設されている。外側リング５０が複数の傾斜
羽根またはリブ５２によって固定され、これにより通路
５４が画成され、後に詳述のように圧縮機からの追加空
気を導き旋回させて燃焼域２０に入れる。
３６は円錐形部分４２と取付け後部４４と前端４６を有
し、前端４６には複数の傾斜開口４８が中央開口４６’
の周りに配設されている。外側リング５０が複数の傾斜
羽根またはリブ５２によって固定され、これにより通路
５４が画成され、後に詳述のように圧縮機からの追加空
気を導き旋回させて燃焼域２０に入れる。
【００２３】ガス先端部３６の取付け後部４４には雄ね
じが形成されており、ノズル体１０の半径方向最外部５
６に形成した雌ねじと係合する。
じが形成されており、ノズル体１０の半径方向最外部５
６に形成した雌ねじと係合する。
【００２４】中間空気先端部３８には、中央開口５８’
を設けた前端５８と、円錐形部分６０と、円錐形部分６
０直後の筒形部６２と、取付け後部６４とが設けられて
いる。取付け後部６４には雄ねじが形成されており、ノ
ズル体１０の半径方向中間部６６に形成した雌ねじと係
合する。
を設けた前端５８と、円錐形部分６０と、円錐形部分６
０直後の筒形部６２と、取付け後部６４とが設けられて
いる。取付け後部６４には雄ねじが形成されており、ノ
ズル体１０の半径方向中間部６６に形成した雌ねじと係
合する。
【００２５】内側空気スワーラ４０には、図５と図６に
詳細に示すように、張り開き中央開口６８’を設けた円
錐形前部６８と、その後方に延在するほぼ筒形の段部７
０が形成され、この段部の終端に取付け後部７２が続い
ている。この取付け後部には雄ねじが形成されており、
ノズル体１０の半径方向最内部７４に形成した雌ねじと
係合する。
詳細に示すように、張り開き中央開口６８’を設けた円
錐形前部６８と、その後方に延在するほぼ筒形の段部７
０が形成され、この段部の終端に取付け後部７２が続い
ている。この取付け後部には雄ねじが形成されており、
ノズル体１０の半径方向最内部７４に形成した雌ねじと
係合する。
【００２６】以上の説明から、また特に図１と図４から
わかるように、ガス先端部３６と中間空気先端部３８は
ともに、ガス通路１４と直接連通するガス通路７６を形
成する。ガスタービンが気体燃料燃焼態様にある時、通
路１４を流れるガスは通路７６に流入して開口４８から
流出し、リング５０により導かれて燃焼域２０に流入す
る。
わかるように、ガス先端部３６と中間空気先端部３８は
ともに、ガス通路１４と直接連通するガス通路７６を形
成する。ガスタービンが気体燃料燃焼態様にある時、通
路１４を流れるガスは通路７６に流入して開口４８から
流出し、リング５０により導かれて燃焼域２０に流入す
る。
【００２７】同時に、中間空気先端部３８は内側空気ス
ワーラ４０と共に、ノズル体１０内の空気通路２２に直
接連通する通路７８を形成する。通路２２を通る空気は
通路７８に流入し、空気先端部３８の開口５８’と、留
出燃料先端部４０の円錐形前部６８とにより画成された
オリフィス８０から流出する。
ワーラ４０と共に、ノズル体１０内の空気通路２２に直
接連通する通路７８を形成する。通路２２を通る空気は
通路７８に流入し、空気先端部３８の開口５８’と、留
出燃料先端部４０の円錐形前部６８とにより画成された
オリフィス８０から流出する。
【００２８】図６に明示のように、空気スワーラ４０の
外周面に複数の傾斜溝８２が設けられ、通路７８を通る
空気をオリフィス８０からの流出前に旋回させる。
外周面に複数の傾斜溝８２が設けられ、通路７８を通る
空気をオリフィス８０からの流出前に旋回させる。
【００２９】空気スワーラ４０にはまた内孔８４が設け
られ、後方開端８６から前部小径開口６８’まで延在す
る。内孔８４は留出燃料用の第３通路２８の延長部をな
し、従って、ガスタービンが留出燃料燃焼態様にある時
、留出燃料入口２８’から通路２８を通る留出燃料流は
内孔８４の端８６に入って開口６８’から出る。
られ、後方開端８６から前部小径開口６８’まで延在す
る。内孔８４は留出燃料用の第３通路２８の延長部をな
し、従って、ガスタービンが留出燃料燃焼態様にある時
、留出燃料入口２８’から通路２８を通る留出燃料流は
内孔８４の端８６に入って開口６８’から出る。
【００３０】また、上記の説明からわかるように、ノズ
ル組立体３４をノズル体１０に取付ける際は、まず空気
スワーラ４０をねじ込み、次いで中間空気先端部３８と
ガス先端部３６を順にねじ込む。ガス先端部３６を取付
けた時、その前部の半径方向内向きリップ８８が、空気
先端部３８に設けた環状肩部９０と係合して空気先端部
３８を固定する。同時に、止め板９２がガス先端部３６
とノズル体１０の半径方向最外部５６との間に保持され
てガス先端部３６を固定する。
ル組立体３４をノズル体１０に取付ける際は、まず空気
スワーラ４０をねじ込み、次いで中間空気先端部３８と
ガス先端部３６を順にねじ込む。ガス先端部３６を取付
けた時、その前部の半径方向内向きリップ８８が、空気
先端部３８に設けた環状肩部９０と係合して空気先端部
３８を固定する。同時に、止め板９２がガス先端部３６
とノズル体１０の半径方向最外部５６との間に保持され
てガス先端部３６を固定する。
【００３１】さらに、本発明の実施例によれば、後装カ
ートリッジ組立体９４がノズル体１０の後部から留出燃
料通路２８内に挿入される。
ートリッジ組立体９４がノズル体１０の後部から留出燃
料通路２８内に挿入される。
【００３２】特に図１と図２と図４を参照するに、カー
トリッジ組立体９４には長管部材または送水管９６が含
まれ、後方開端１００から前方開端１０２まで延在する
内部貫通路９８を有する。取付け継手１０４が任意の適
当な手段、好ましくは溶接によって管９６の後端１００
付近の外面に固定される。継手１０４は、ねじ付き前部
１０６と、中間密封フランジ１０８（密封ガスケット１
０８’と協働）と、後端１１０とをもつように形成され
ている。管継手１１２が管９６の後端１００に固定され
、給水導管（図示せず）に接続され得る。
トリッジ組立体９４には長管部材または送水管９６が含
まれ、後方開端１００から前方開端１０２まで延在する
内部貫通路９８を有する。取付け継手１０４が任意の適
当な手段、好ましくは溶接によって管９６の後端１００
付近の外面に固定される。継手１０４は、ねじ付き前部
１０６と、中間密封フランジ１０８（密封ガスケット１
０８’と協働）と、後端１１０とをもつように形成され
ている。管継手１１２が管９６の後端１００に固定され
、給水導管（図示せず）に接続され得る。
【００３３】管９６の前端部１０２はその外面にねじ山
１１４を備え、留出燃料スワーラ１１６を受けるように
なっている。このスワーラは１１７で示すようにその後
縁に沿って溶接され得る。留出燃料スワーラ１１６は、
図２と図４と図７と図８に明示のように、概して管形の
部材であり、スワーラの長さの大部分に沿って後方開端
１１８から延在する雌ねじを設けてある（図２と図４参
照）。スワーラ１１６の前端部１２０はテ−パ１２２が
付いており、水噴射オリフィス１２４で終わっている。 留出燃料スワーラ１１６の外面には、雌ねじの最前部近
くに、拡大環状フランジまたはリング１３０が設けられ
、このリングには複数の傾斜溝またはスロット１３２が
形成され、後に詳述のように留出燃料を旋回させる。 リングまたはフランジ１３０の直前において、スワーラ
１１６の概して筒形の部分１３４に複数の周方向離間平
坦部１３６が形成され、旋回留出燃料用の追加空間を画
成する。
１１４を備え、留出燃料スワーラ１１６を受けるように
なっている。このスワーラは１１７で示すようにその後
縁に沿って溶接され得る。留出燃料スワーラ１１６は、
図２と図４と図７と図８に明示のように、概して管形の
部材であり、スワーラの長さの大部分に沿って後方開端
１１８から延在する雌ねじを設けてある（図２と図４参
照）。スワーラ１１６の前端部１２０はテ−パ１２２が
付いており、水噴射オリフィス１２４で終わっている。 留出燃料スワーラ１１６の外面には、雌ねじの最前部近
くに、拡大環状フランジまたはリング１３０が設けられ
、このリングには複数の傾斜溝またはスロット１３２が
形成され、後に詳述のように留出燃料を旋回させる。 リングまたはフランジ１３０の直前において、スワーラ
１１６の概して筒形の部分１３４に複数の周方向離間平
坦部１３６が形成され、旋回留出燃料用の追加空間を画
成する。
【００３４】留出燃料スワーラ１１６のテーパ部１２２
の外面は、内側留出燃料先端部４０のテ−パ付き内面と
ともに、留出燃料用の環状噴射オリフィス１３８を形成
する。
の外面は、内側留出燃料先端部４０のテ−パ付き内面と
ともに、留出燃料用の環状噴射オリフィス１３８を形成
する。
【００３５】水スワーラ１４０が留出燃料スワーラ１１
６内にねじ込まれる。水スワーラ１４０は、図２と図４
と図９〜１２に明示のように、概して筒形の中実本体部
１４２と、テーパ付き前面１４４と、雄ねじ１４８を設
けた半径方向拡大取付部１４６とを有する。
６内にねじ込まれる。水スワーラ１４０は、図２と図４
と図９〜１２に明示のように、概して筒形の中実本体部
１４２と、テーパ付き前面１４４と、雄ねじ１４８を設
けた半径方向拡大取付部１４６とを有する。
【００３６】テーパ付き前面１４４は中実本体部１４２
から軸方向に延在し、この面に複数の傾斜旋回スロット
１５０（図９と図１０に一つだけを示すが、図１２では
全スロットを図示）が形成され、後に詳述のように、管
９４を通流する水を旋回させる。軸方向向きのねじ回し
用スロット１５２が水スワーラ１４０に設けられ、これ
により、水スワーラを留出燃料スワーラ１１６の前端部
内にねじ込み得る。
から軸方向に延在し、この面に複数の傾斜旋回スロット
１５０（図９と図１０に一つだけを示すが、図１２では
全スロットを図示）が形成され、後に詳述のように、管
９４を通流する水を旋回させる。軸方向向きのねじ回し
用スロット１５２が水スワーラ１４０に設けられ、これ
により、水スワーラを留出燃料スワーラ１１６の前端部
内にねじ込み得る。
【００３７】このねじ込み状態では、図４に明示のよう
に、水スワーラのテーパ付き前面１４４が留出燃料スワ
ーラ１１６のテーパ部１２２のテ−パ付き内面と係合し
、従って、旋回スロット１５０はテーパ部１２２の内面
と共に複数の周方向に閉ざされた通路を形成する。同時
に、環状空間１５４がテーパ面１４４と半径方向拡大取
付部１４８との間に画成される。その結果、管９６を通
流する水がオリフィス１２４から出るにはスロット１５
２と環状空間１５４と旋回スロット１５０を通らなけれ
ばならない。
に、水スワーラのテーパ付き前面１４４が留出燃料スワ
ーラ１１６のテーパ部１２２のテ−パ付き内面と係合し
、従って、旋回スロット１５０はテーパ部１２２の内面
と共に複数の周方向に閉ざされた通路を形成する。同時
に、環状空間１５４がテーパ面１４４と半径方向拡大取
付部１４８との間に画成される。その結果、管９６を通
流する水がオリフィス１２４から出るにはスロット１５
２と環状空間１５４と旋回スロット１５０を通らなけれ
ばならない。
【００３８】水スワーラ１４０は留出燃料スワーラ１１
６にねじ込まれ、その後スワーラ１１６が管９４の前端
１０２にねじ付けられるので、管の前端１０２は水スワ
ーラ１４０の後端に当接する。
６にねじ込まれ、その後スワーラ１１６が管９４の前端
１０２にねじ付けられるので、管の前端１０２は水スワ
ーラ１４０の後端に当接する。
【００３９】給水カートリッジ９４を燃料ノズル体１０
に組み付けるには、管９４をノズル体内にその後端から
挿入する。この時、取付け継手１０４のねじ付き前部１
０６が、通路２８の穴ぐり部に形成した雌ねじ１５６と
係合する。カートリッジ組立体の前端では、留出燃料ス
ワーラ１１６の半径方向拡大リング１３０が留出燃料先
端部４０の内面と係合することにより、ノズル体１０の
前端におけるカートリッジ組立体の支持をなす。
に組み付けるには、管９４をノズル体内にその後端から
挿入する。この時、取付け継手１０４のねじ付き前部１
０６が、通路２８の穴ぐり部に形成した雌ねじ１５６と
係合する。カートリッジ組立体の前端では、留出燃料ス
ワーラ１１６の半径方向拡大リング１３０が留出燃料先
端部４０の内面と係合することにより、ノズル体１０の
前端におけるカートリッジ組立体の支持をなす。
【００４０】使用に当たり、前述のように、ノズル体１
０とカートリッジ組立体９４は気体燃料燃焼方式か留出
燃料燃焼方式で使用され得る。
０とカートリッジ組立体９４は気体燃料燃焼方式か留出
燃料燃焼方式で使用され得る。
【００４１】気体燃料燃焼時、留出燃料の供給は入口２
８’の上流で遮断され、そして気体燃料がノズル体１０
内に入口１６と通路１４を経て導入される。気体燃料は
円錐形ガス通路７６を通流し、傾斜開口４８を通る時旋
回し円錐状噴流として流出する。同時に、圧縮空気がノ
ズル体１０内に入口２４と通路２２を経て導入される。 次いで、空気は通路７８を通り、傾斜溝８２を通流する
時旋回し、やはり円錐状噴流としてオリフィス８０から
噴射する。同時に、圧縮機からの追加空気が、リング５
０と外側ガス先端部３６の円錐形部分４２とにより画成
された通路５４を通り、羽根またはリブ５２により旋回
する。
８’の上流で遮断され、そして気体燃料がノズル体１０
内に入口１６と通路１４を経て導入される。気体燃料は
円錐形ガス通路７６を通流し、傾斜開口４８を通る時旋
回し円錐状噴流として流出する。同時に、圧縮空気がノ
ズル体１０内に入口２４と通路２２を経て導入される。 次いで、空気は通路７８を通り、傾斜溝８２を通流する
時旋回し、やはり円錐状噴流としてオリフィス８０から
噴射する。同時に、圧縮機からの追加空気が、リング５
０と外側ガス先端部３６の円錐形部分４２とにより画成
された通路５４を通り、羽根またはリブ５２により旋回
する。
【００４２】同時に、圧送水が管９６内に入口１００と
通路９８を経て導入される。水はスロット１５２を経て
水スワーラ１４０に流入し、環状空間１５４に入ったの
ち、傾斜溝またはスロット１５０を通り旋回する。旋回
水はオリフィス１２４から流出し、そこで、オリフィス
８０から出た空気により霧化されて火炎中心部に導入さ
れ、そこで燃料および空気と混合し燃焼域２０において
燃料と空気と水とからなる均質な混合気を生成する。
通路９８を経て導入される。水はスロット１５２を経て
水スワーラ１４０に流入し、環状空間１５４に入ったの
ち、傾斜溝またはスロット１５０を通り旋回する。旋回
水はオリフィス１２４から流出し、そこで、オリフィス
８０から出た空気により霧化されて火炎中心部に導入さ
れ、そこで燃料および空気と混合し燃焼域２０において
燃料と空気と水とからなる均質な混合気を生成する。
【００４３】留出燃料をガスタービン内で燃やす場合、
気体燃料の供給は入口１６の上流で遮断され、そして留
出燃料がノズル体１０内に入口２８’と通路２８を経て
導入される。留出燃料は傾斜スロット１３２を通る時旋
回し、その後オリフィス１３８から流出し、燃焼域２０
で（前述のように）空気および水と混合する。
気体燃料の供給は入口１６の上流で遮断され、そして留
出燃料がノズル体１０内に入口２８’と通路２８を経て
導入される。留出燃料は傾斜スロット１３２を通る時旋
回し、その後オリフィス１３８から流出し、燃焼域２０
で（前述のように）空気および水と混合する。
【００４４】また、燃料ノズル体用の上記後装カートリ
ッジ組立体は気体燃料または留出燃料を燃やし得るもの
で、水を火炎中心部に直接噴射することにより窒素酸化
物排出量を減らすものであることを理解されたい。同時
に、この構成はガスタービン燃焼器の高温金属部品に対
する水の直撃を無くするので、様々な燃焼用部品の応力
割れのおそれが極めて少なくなるか皆無になる。
ッジ組立体は気体燃料または留出燃料を燃やし得るもの
で、水を火炎中心部に直接噴射することにより窒素酸化
物排出量を減らすものであることを理解されたい。同時
に、この構成はガスタービン燃焼器の高温金属部品に対
する水の直撃を無くするので、様々な燃焼用部品の応力
割れのおそれが極めて少なくなるか皆無になる。
【００４５】以上、本発明の最適実施例について説明し
たが、もちろん、本発明の範囲内で様々な改変が可能で
ある。
たが、もちろん、本発明の範囲内で様々な改変が可能で
ある。
【図１】本発明の実施例による後装カートリッジ組立体
を装着した燃料ノズル体の断面図である。
を装着した燃料ノズル体の断面図である。
【図２】図１の燃料ノズル体から取外した後装カートリ
ッジ組立体の部分断面図である。
ッジ組立体の部分断面図である。
【図３】図１に示した燃料ノズル体と後装カートリッジ
組立体の後面図である。
組立体の後面図である。
【図４】図１に示したノズル体の前端部の拡大図である
。
。
【図５】図１に示したノズル体で利用する空気スワーラ
部の拡大断面図である。
部の拡大断面図である。
【図６】図５に示した空気スワーラの前面図である。
【図７】図２に示したカートリッジ組立体の前端に装着
する留出燃料スワーラの拡大側面図である。
する留出燃料スワーラの拡大側面図である。
【図８】図７に示した留出燃料スワーラの前面図である
。
。
【図９】図２に示したカートリッジ組立体の前端部にお
いて利用する水スワーラの拡大斜視図である。
いて利用する水スワーラの拡大斜視図である。
【図１０】図９に示した水スワーラの側面図である。
【図１１】図９に示した水スワーラの後面図である。
【図１２】図９に示した水スワーラの前面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料ノズル体
１４ 気体燃料通路
２２ 空気通路
２８ 留出燃料通路
４０ 空気スワーラ
４８ 傾斜開口
５０ リング
５２ 羽根（リブ）
５４ 空気通路
７６ 気体燃料通路
７８ 空気通路
８０ 空気噴射オリフィス
８２ 傾斜溝
９４ 後装カートリッジ組立体（給水カートリッジ）
９６ 長管部材（送水管） ９８ 水通路 １１２ 管継手 １１６ 留出燃料スワーラ １２４ 水噴射オリフィス １３０ フランジ（リング） １３２ 傾斜溝 １３８ 留出燃料噴射オリフィス １４０ 水スワーラ １５０ 旋回スロット
９６ 長管部材（送水管） ９８ 水通路 １１２ 管継手 １１６ 留出燃料スワーラ １２４ 水噴射オリフィス １３０ フランジ（リング） １３２ 傾斜溝 １３８ 留出燃料噴射オリフィス １４０ 水スワーラ １５０ 旋回スロット
Claims (10)
- 【請求項１】 ガスタービンにおいて窒素酸化物排出
量を減らしかつ燃焼用構成部の応力割れを無くする方法
において、 （ａ）ガスタービン燃焼室内に燃料を第１円錐状噴流と
して噴射する段階と、 （ｂ）ガスタービン燃焼室内に水を前記第１円錐状噴流
の半径方向内側に位置する第２の微細に霧化した円錐状
噴流として噴射して前記燃焼室内の高温金属表面への水
の直撃を防ぐようにする段階とからなる方法。 - 【請求項２】 前記燃料は留出燃料である、請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 前記燃料は気体燃料である、請求項１
記載の方法。 - 【請求項４】 段階（ｂ）は、給水カートリッジを燃
料ノズル体の後端に装填して前記ノズル体の中央部内に
外側燃料通路と内側水通路を形成することにより実施さ
れる、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 段階（ｂ）は、前記給水カートリッジ
の噴射オリフィスを前記燃料ノズル体の噴射オリフィス
に軸方向に隣接しかつそれと同心であるように配置する
ことにより実施される、請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記燃焼室内に圧縮空気が前記第１お
よび第２円錐状噴流に横断的に衝突する第３円錐状噴流
として噴射される請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 燃料ノズルオリフィスに水を圧送する
カートリッジであって、前端に噴射オリフィスを有し、
後端に継手を有し、さらにカートリッジを前記後端付近
で燃料ノズル体内に固定するための取付け要素を前記後
端付近に有する長管部材からなるカートリッジ。 - 【請求項８】 燃料スワーラが前記長管部材の前記前
端付近に設けられ、前記燃料スワーラは、前記燃料ノズ
ル体内の装着時に燃料ノズル先端組立体の内面と係合す
る表面手段を有する、請求項７記載のカートリッジ。 - 【請求項９】 水スワーラが前記燃料スワーラ内に実
質上それと軸方向および半径方向に整合して設けられて
いる、請求項８記載のカートリッジ。 - 【請求項１０】 前記長管部材は第１直径をもつ本体
を有しそして前記噴射オリフィスは前記第１直径より小
さな第２直径を有する、請求項７記載のカートリッジ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US517,349 | 1990-05-01 | ||
| US07/517,349 US5228283A (en) | 1990-05-01 | 1990-05-01 | Method of reducing nox emissions in a gas turbine engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04227410A true JPH04227410A (ja) | 1992-08-17 |
Family
ID=24059454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3106441A Pending JPH04227410A (ja) | 1990-05-01 | 1991-04-12 | 後部装填式燃料ノズル |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5228283A (ja) |
| EP (1) | EP0455459A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04227410A (ja) |
| KR (1) | KR910020308A (ja) |
| CN (1) | CN1026020C (ja) |
| NO (1) | NO911711L (ja) |
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