JPH05539B2 - - Google Patents

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JPH05539B2
JPH05539B2 JP63260709A JP26070988A JPH05539B2 JP H05539 B2 JPH05539 B2 JP H05539B2 JP 63260709 A JP63260709 A JP 63260709A JP 26070988 A JP26070988 A JP 26070988A JP H05539 B2 JPH05539 B2 JP H05539B2
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JP
Japan
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fuel
air
feed tube
fuel nozzle
tube
Prior art date
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JP63260709A
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Japanese (ja)
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JPH01134028A (en
Inventor
Deikuson Makuroorin Riroi
Yuu Kuun Toi Debitsudo
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
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Publication of JPH05539B2 publication Critical patent/JPH05539B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/005Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means
    • F23D11/007Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means combination of means covered by sub-groups F23D11/10 and F23D11/24
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/24Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2211/00Thermal dilatation prevention or compensation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明はガスタービンエンジン用燃料ノズル組
立体に関し、特に、燃料給送管と、該燃料給送管
を囲んで間に環状の空気通路を画成する空気給送
管とを有すると共に、空気給送管が燃料給送管と
の封止係合状態に付勢されていて、空気給送管及
び燃料給送管の膨張差により双方の給送管の間の
封止係合を強固にするようなガスタービンエンジ
ン用燃料ノズル組立体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a fuel nozzle assembly for a gas turbine engine, and more particularly, to a fuel nozzle assembly for a gas turbine engine and, more particularly, to a fuel nozzle assembly including a fuel delivery tube and an annular air passageway surrounding and defining an annular air passage therebetween. The air supply pipe is biased into sealing engagement with the fuel supply pipe, and the difference in expansion between the air supply pipe and the fuel supply pipe causes the air supply pipe to The present invention relates to a fuel nozzle assembly for a gas turbine engine that provides a tight sealing engagement between conduits.

先行技術の説明 燃焼室へ空気と燃料の双方に別々に給送できる
典型的な燃料ノズル組立体は、一般に、一端で支
持され、他端に円錐面の燃料ノズル端部が取り付
けられている燃料給送管と、同じ一端側で支持さ
れると共に、環状の空気通路を画成するように離
間した関係で燃料給送管を囲む空気給送管とを備
えている。空気給送管の自由端には渦キヤツプが
螺着されると共に、この渦キヤツプにある円錐形
の開口が燃料ノズル端部の円錐面に封止状態で係
合するように、締め付けられている。また、渦キ
ヤツプはその中心の回りに等角度で離間した複数
の小孔を備えていて、空気通路からの霧化空気
を、外側に拡散する円錐形パターンで燃料ノズル
端部から出る燃料に対して収束する方向に指向さ
せるようになつている。
Description of the Prior Art A typical fuel nozzle assembly capable of separately delivering both air and fuel to a combustion chamber typically includes a fuel nozzle supported at one end and a conical fuel nozzle end attached to the other end. The fuel feed tube includes a feed tube and an air feed tube supported at the same end and surrounding the fuel feed tube in spaced apart relationship to define an annular air passageway. A vortex cap is threaded onto the free end of the air feed tube and is tightened such that a conical opening in the vortex cap sealingly engages a conical surface on the end of the fuel nozzle. . The vortex cap also has a plurality of small holes equiangularly spaced around its center to direct atomizing air from the air passages to the fuel exiting the fuel nozzle end in an outwardly diffusing conical pattern. It is designed to point in the direction of convergence.

燃料ノズル組立体から給送される空気は、燃料
を霧化するためにガスタービンエンジンの点火時
にのみ主に使用されるので、予知可能であり、し
かも霧化した燃料と空気の混合物を火災クロスオ
ーバ管及び火花点火器の一方又は双方のほぼ近く
へ運ぶ霧化空気パターンを与えることが重要であ
る。
The air delivered from the fuel nozzle assembly is used primarily only during ignition of the gas turbine engine to atomize the fuel, so it is predictable and yet the atomized fuel and air mixture is used in the fire cross. It is important to provide an atomizing air pattern that brings the overpipe and/or spark igniter into close proximity.

燃料ノズル端部は燃料を外側に拡散するほぼ円
錐形のパターンで噴射する。しかし、燃料の流量
が少ない間は、燃料の圧力噴霧が少なく、空気が
渦キヤツプを介して導入され、燃料ノズルによつ
て噴射された燃料を更に霧化する。このような仕
方で円錐用のパターンが変わり、4ケ所で放射状
に突出するこぶ状噴霧パターンになる。この追加
的な霧変は、タービンにおいて燃焼プロセスを伝
播させるためにタービンへ燃料及び空気の混合物
を適切に給送することを確実にすべく燃料及び空
気の混合物の良好な分配を確保するため、及び未
燃焼の燃料放出物の量を減少させるため、燃料が
燃料ノズルを介して導入される時に同燃料の霧化
を良くするよう、着火燃焼中に必要である。着火
燃焼が完了した後、霧化空気は遮断され、燃料の
みが燃料ノズルを介して給送され燃焼プロセスを
継続する。
The fuel nozzle end injects fuel in a generally conical pattern that spreads outward. However, during low fuel flow rates, the pressure atomization of fuel is low and air is introduced through the vortex cap to further atomize the fuel injected by the fuel nozzle. In this manner, the pattern for the cone changes, resulting in a humped spray pattern with four radial protrusions. This additional mist variation ensures good distribution of the fuel and air mixture to ensure proper delivery of the fuel and air mixture to the turbine to propagate the combustion process in the turbine. and is necessary during ignition combustion to improve atomization of the fuel as it is introduced through the fuel nozzle in order to reduce the amount of unburned fuel emissions. After ignition combustion is complete, the atomizing air is shut off and only fuel is delivered through the fuel nozzle to continue the combustion process.

空気流が霧化中に望まれるこぶ状噴霧パターン
となるように燃料の流れを確実に噴霧もしくは霧
化するように、空気流は、燃料を案内する燃料ノ
ズル端部にある開口と同一の幾何学的配向を有す
る複数の孔を通つて流れる。
To ensure that the airflow atomizes or atomizes the fuel stream in the desired hump-like spray pattern during atomization, the airflow has the same geometry as the openings in the end of the fuel nozzle that guide the fuel. It flows through a plurality of pores that have a chemical orientation.

上述の先行技術の装置においては、円錐シール
が一旦形成されると、利用し得るもののうちで最
上の気密シールをもたらすので、円錐面が使用さ
れている。しかし、円錐シールを高品質の気密シ
ールとするためには、燃料ノズル端部に渦キヤツ
プを係合させる前にこの円錐形の燃料ノズル端部
に微粉砕ペーストを付ける必要があつた。また、
もつと重大なことには、かかるシール境界面を得
るために円錐形の燃料ノズル端部及び渦キヤツプ
を用いると、空気給送管が軸方向に膨張する間
に、燃料ノズル及び渦キヤツプの境界面に〓間が
形成されることになる。これは、希望の霧化燃料
噴霧特性とする燃料ノズル組立体の性能に重大な
低下をもたらす。加うるに、上述の〓間に異物に
形成され、これが燃料ノズル組立体の性能を更に
低下させることになる。また先行技術の装置で
は、空気給送通路に付着物が溜まつて同空気給送
通路が詰まり易く、そしてかかる付着物を除去す
るため空気給送通路にアクセスできない。燃料給
送管と渦キヤツプとの間に円錐係合部を有する先
行技術の燃料ノズルの一例は、本出願人の米国特
許第4154056号明細書に開示されている。
In the prior art devices described above, a conical surface is used because, once a conical seal is formed, it provides the best airtight seal available. However, in order for the conical seal to be a high quality hermetic seal, it was necessary to apply a finely ground paste to the conical fuel nozzle end prior to engaging the vortex cap to the fuel nozzle end. Also,
Most importantly, using a conical fuel nozzle end and vortex cap to provide such a sealing interface allows the fuel nozzle and vortex cap interface to close during axial expansion of the air feed tube. A gap will be formed on the surface. This results in a significant reduction in the performance of the fuel nozzle assembly for the desired atomized fuel spray characteristics. In addition, foreign matter may be formed between the above-mentioned holes, which further deteriorates the performance of the fuel nozzle assembly. Prior art devices also tend to clog the air delivery passageway with deposits that accumulate in the air delivery passageway and do not provide access to the air delivery passageway for removal of such deposits. An example of a prior art fuel nozzle having a conical engagement between a fuel delivery tube and a vortex cap is disclosed in commonly assigned US Pat. No. 4,154,056.

先行技術の装置で確認された問題の原因は、燃
料給送管を通つて流れる材料の温度が一般に華氏
で約100℃であるという事実にさかのぼる。しか
し、燃料給送管と空気給送管との間のスペースに
おける空気の温度は華氏で約600°に達しうる。そ
のために生ずる燃料給送管と空気給送管との間の
温度差によつて、燃料給送管及び空気給送管の軸
方向の膨張量に屡々変化が生じて、燃料ノズル端
部及び空気給送管の間の円錐シールが破れ、かく
して、上述した2つの間のシール境界面に前述し
た〓間が生ずる。この〓間は、そこを流れる空気
からの異物、或は折々起こる燃焼器からの逆流に
よつて生ずる炭素付着物が溜まる領域となつて、
該〓間を再シールする妨げとすう。空気給送管自
体も異物で詰まる可能性がある。停止中、円錐シ
ール境界面が燃焼ノズル端部からの燃料油により
汚染されるかも知れない。
The problems identified with prior art devices can be traced back to the fact that the temperature of the material flowing through the fuel delivery line is typically about 100 degrees Fahrenheit. However, the temperature of the air in the space between the fuel and air feed tubes can reach approximately 600 degrees Fahrenheit. Due to the resulting temperature difference between the fuel feed pipe and the air feed pipe, the amount of expansion in the axial direction of the fuel feed pipe and the air feed pipe often changes, causing the end of the fuel nozzle and the air The conical seal between the feed tubes breaks, thus creating the aforementioned gap at the seal interface between the two. This gap becomes an area where foreign matter from the air flowing through it or carbon deposits caused by occasional backflow from the combustor accumulates.
This will prevent the gap from being resealed. The air supply pipe itself can also become clogged with foreign objects. During shutdown, the conical seal interface may become contaminated by fuel oil from the combustion nozzle end.

従つて、空気給送管と燃料ノズル端部との間の
いかなる〓間も霧化空気の分配に有害な影響を与
える空気漏洩路となるので、不安定で予測の付か
ない着火特性をもたらす予測不能の燃料・空気パ
ターンが存在する結果となる。空気通路の汚染が
激しくなれば、霧化空気の流れが完全に遮断さ
れ、着火を妨げる。
Therefore, any gap between the air feed pipe and the fuel nozzle end becomes an air leakage path that has a detrimental effect on the distribution of the atomizing air, resulting in unstable and unpredictable ignition characteristics. This results in the existence of an ineffective fuel/air pattern. If the air passage becomes heavily contaminated, the flow of atomizing air will be completely blocked, preventing ignition.

更に、先行技術の燃焼ノズル組立体がガスター
ビンエンジンの燃焼室に一旦組み込まれ装着され
ると、空気給送通路を機械的に清掃して異物を除
去することが非常に難しくなるので、シール境界
面を漏洩を生じさせるか、空気給送管に詰まりを
生じさせるかも知れない。
Additionally, once prior art combustion nozzle assemblies are installed and installed in the combustion chamber of a gas turbine engine, it becomes very difficult to mechanically clean the air delivery passageway to remove foreign material, making sealing boundaries difficult. This may cause surfaces to leak or blockage in air delivery lines.

発明の概要 本発明の目的は、空気給送管の軸方向の膨張
中、燃料給送管と空気給送管との間に〓間を生じ
ることなく一定のシール境界面を維持する。ガス
タービンエンジン用の燃料ノズル組立体を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to maintain a constant sealing interface between the fuel delivery tube and the air delivery tube without gaps during axial expansion of the air delivery tube. A fuel nozzle assembly for a gas turbine engine is provided.

本発明の別の目的は、燃料給送管と空気給送管
との間のシール境界面が燃料噴霧点から離れてい
るために、燃料の霧化もしくは噴霧に対するシー
ル境界面での空気の漏洩の影響が最小になるよう
な、燃料ノズル組立体のための一体の燃料ノズル
端部及び端部キヤツプを提供することである。
Another object of the invention is that the seal interface between the fuel feed pipe and the air feed pipe is remote from the fuel spray point so that air leakage at the seal interface against fuel atomization or spraying is prevented. It is an object of the present invention to provide an integral fuel nozzle end and end cap for a fuel nozzle assembly such that the effects of

また、本発明の別の目的は、空気給送管の軸方
向膨張中にもつと気密になるように空気給送管と
燃料給送管とのシール境界面を改良した燃料ノズ
ル組立体を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a fuel nozzle assembly that has an improved sealing interface between the air feed tube and the fuel feed tube so as to be airtight during axial expansion of the air feed tube. It is to be.

本発明の更に別の目的は、空気給送管の軸方向
膨張中に空気給送管と支持フランジとの間のシー
ルが強化されるように燃料ノズル組立体を提供す
ることである。
Yet another object of the present invention is to provide a fuel nozzle assembly such that the seal between the air feed tube and the support flange is enhanced during axial expansion of the air feed tube.

また、本発明の更に別の目的は、燃料ノズルの
動作に悪影響を及ぼすことなく空気給送管の軸方
向膨張の少なくとも一部を吸収するような燃料ノ
ズル組立体を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a fuel nozzle assembly that absorbs at least a portion of the axial expansion of the air delivery tube without adversely affecting the operation of the fuel nozzle.

また、本発明は、空気給送管の軸方向の膨張
中、燃料給送管と空気給送管との境界面に炭素付
着物が溜まないようなガスタービンエンジン用の
燃料ノズル組立体を提供することを目的としてい
る。
The present invention also provides a fuel nozzle assembly for a gas turbine engine that prevents carbon deposits from accumulating at the interface between the fuel feed tube and the air feed tube during axial expansion of the air feed tube. It is intended to.

更に、本発明は、空気給送管の汚染を最少にす
る、ガスタービンエンジン用等の燃料ノズル組立
体を提供することを目的としている。
A further object of the present invention is to provide a fuel nozzle assembly, such as for a gas turbine engine, that minimizes contamination of the air feed line.

また、本発明は、燃料ノズル端部に微粉砕ペー
ストを与えることなく燃料給送管と空気給送管と
の間に気密のシール境界面を形成することも目的
としている。
It is also an object of the present invention to create an airtight seal interface between the fuel feed tube and the air feed tube without applying pulverized paste to the end of the fuel nozzle.

最後に、本発明のその他の目的は、空気通路に
清掃のためアクセスできるように空気給送管が容
易に取り外し可能である、燃料ノズル組立体を提
供することである。
Finally, it is another object of the invention to provide a fuel nozzle assembly in which the air delivery tube is easily removable so that the air passageway can be accessed for cleaning.

これ等の目的及びその他の目的、並びに利点
は、ガスタービンエンジン用の燃料ノズル組立体
を提供する本発明によつて達成される。この燃料
ノズル組立体は、空気給送管によつて実質的に囲
まれた燃料給送管から構成されている。燃料給送
管はその給送端に取着された一体の燃料ノズル及
び端部キヤツプを有する。空気給送管は、燃料給
送管を実質的に囲んで、両者間に空気通路を画成
する。一体の燃料ノズル及び端部キヤツプは、中
央の開口と、霧化空気が通過するための小孔と、
舌状部とを有しており、この中央の開口を通して
燃料給送管から燃料が噴射され、また、上述の小
孔が燃料ノズル組立体の環状の空気通路と整列し
ていて、空気給送管を貫流する空気が上述の小孔
を通つて流れ燃料給送管から出る燃料を霧化さ
せ、舌状部が空気給送管との端部キヤツプの適切
な整列を可能とする。
These and other objects and advantages are achieved by the present invention, which provides a fuel nozzle assembly for a gas turbine engine. The fuel nozzle assembly consists of a fuel feed tube substantially surrounded by an air feed tube. The fuel delivery tube has an integral fuel nozzle and end cap attached to its delivery end. The air feed tube substantially surrounds the fuel feed tube to define an air passageway therebetween. The integral fuel nozzle and end cap has a central opening and a small hole for the passage of atomizing air.
a central aperture through which fuel is injected from the fuel delivery tube, and the aforementioned small hole is aligned with the annular air passage of the fuel nozzle assembly to direct the air delivery. Air flowing through the tube flows through the aforementioned small holes to atomize the fuel exiting the fuel delivery tube, and the tongues allow for proper alignment of the end cap with the air delivery tube.

ガスタービンエンジンに燃料給送管を装着する
ために支持フランジが設けられている。この支持
フランジは付勢スプリングを収容する開口を有す
る。スプリングの付勢力によつて、空気給送管
は、燃料給送管の一体の燃料ノズル及び端部キヤ
ツプに対してしつかり嵌合するように付勢され
る。空気給送管の膨張中、同空気給送管はその軸
線方向に沿つて膨張し、一方において端部キヤツ
プに抗して両者間の嵌合を更に強化し、他方にお
いて付勢力に抗して膨張力を吸収する。また、空
気給送管の膨張は、同空気給送管と支持フランジ
との間の嵌合も強化する。空気給送管を流れる空
気と燃料給送管を流れる燃料との間の極端な温度
差によつて生ずる空気給送管及び燃料給送管の軸
方向膨張の変動がスプリングによつて吸収される
か、或は空気給送管と燃料給送管との間のシール
もしくは封止を強化するために利用されるので、
空気給送管及び燃料給送管の間に強い封止が維持
され、燃料給送管と空気給送管との間には先行技
術で見られたような〓間の発生現象は生じない。
A support flange is provided for mounting a fuel delivery tube to a gas turbine engine. The support flange has an opening that accommodates the biasing spring. The biasing force of the spring biases the air delivery tube into a tight fit against the integral fuel nozzle and end cap of the fuel delivery tube. During expansion of the air feed tube, it expands along its axis, further strengthening the fit between them against the end cap on the one hand, and against the biasing force on the other hand. Absorbs expansion forces. Expansion of the air feed tube also strengthens the fit between the air feed tube and the support flange. Fluctuations in the axial expansion of the air and fuel feed tubes caused by extreme temperature differences between the air flowing through the air feed tube and the fuel flowing through the fuel feed tube are absorbed by the spring. or used to strengthen the seal or seal between the air feed pipe and the fuel feed pipe,
A strong seal is maintained between the air supply pipe and the fuel supply pipe, and no gap generation phenomenon occurs between the fuel supply pipe and the air supply pipe as seen in the prior art.

清浄するため霧化空気通路に容易にアクセス可
能であり、しかも燃料給送管及び空気給送管が一
緒に取着される燃料ノズル組立体を提供するため
に、空気給送管は、スプリングの付勢力によつ
て、燃料給送管の一体の燃料ノズル及び端部キヤ
ツプとの確実な整列嵌合状態に付勢される。燃料
給送管に螺合される一体の燃料ノズル及び端部キ
ヤツプは燃料給送管から容易に取り外しうるの
で、空気給送管を解放して清浄のため環状の空気
通路に容易にアクセスすることを可能にする。
To provide a fuel nozzle assembly in which the atomizing air passageway is easily accessible for cleaning, and in which the fuel and air feed tubes are mounted together, the air feed tube is mounted on a spring. The biasing force biases the fuel delivery tube into positive alignment with the integral fuel nozzle and end cap. An integral fuel nozzle and end cap threaded onto the fuel feed tube can be easily removed from the fuel feed tube to free the air feed tube and provide easy access to the annular air passageway for cleaning. enable.

添付図面に示された実施例に関する以下の詳細
な説明にてらして考察することにより、本発明は
更に良く理解され、また、その利点及び使用態様
が容易に明らかとなろう。
The present invention will be better understood, and its advantages and modes of use will become more readily apparent, from consideration of the following detailed description of the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

好適な実施例の説明 第1a図及び第1b図を参照すると、典型的な
先行技術の燃料ノズル組立体10の端部が図示さ
れている。この燃料ノズル組立体10は、内側の
燃料給送管12と、それを囲む外側の空気給送管
14とを含んでいる。空気給送管14は燃料給送
管12と同軸であると共に実質的に同一空間を占
めている。燃料給送管12は軸方向の開口を有す
る給送端13を含んでおり、この開口において、
燃料ノズル端部15が燃料給送管12に螺着され
ている。燃料ノズル端部15は空気給送管14に
係合する円錐面16を有する。空気給送管14
は、燃料給送管12と共に軸方向に同軸に延び
て、共通の軸方向範囲全体に亙つて、燃料給送管
12の外壁と空気給送管14の内壁との間に環状
の空気通路18を画成している。空気給送管14
の端部20は外径が小さくなつており、そこに渦
キヤツプ22を受容するめにねじが切られてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS. 1a and 1b, an end portion of a typical prior art fuel nozzle assembly 10 is illustrated. The fuel nozzle assembly 10 includes an inner fuel feed tube 12 and a surrounding outer air feed tube 14. The air feed pipe 14 is coaxial with the fuel feed pipe 12 and occupies substantially the same space. The fuel feed pipe 12 includes a feed end 13 with an axial opening, in which
A fuel nozzle end 15 is screwed onto the fuel feed pipe 12. The fuel nozzle end 15 has a conical surface 16 that engages the air feed tube 14. Air supply pipe 14
extends axially coaxially with the fuel feed pipe 12 and defines an annular air passage 18 between the outer wall of the fuel feed pipe 12 and the inner wall of the air feed pipe 14 over a common axial extent. is defined. Air supply pipe 14
The end 20 has a reduced outer diameter and is threaded to receive a vortex cap 22 therein.

渦キヤツプ22は中央に位置する開口24を有
する。この中央の開口24は、テーパの付いた円
錐面26を画成するように形成されている。更
に、渦キヤツプ22は、霧化空気を燃料ノズル端
部15からの燃料と交差させ霧化すべく所定の収
束方向に指向させるために、同渦キヤツプ22の
周りに等間隔で形成された複数の小孔28を有す
る。テーパの付いた円錐面26は燃料ノズル端部
15の円錐面16のテーパに一致する大きさに形
成されているので、渦キヤツプ22が空気給送管
14に締め付けられると、燃料ノズル端部15が
開口24内に延入し、適切に締め付けられた時
に、円錐面16及び26間にシールされた係合状
態を与える。第1a図は、通常の温度状態にある
時、即ち燃料給送管12内を流れる燃料と空気給
送管14内を流れる空気との間に極端な温度差が
ない時の先行技術の燃料ノズル組立体10を示し
ている。第1a図に明確に示したように、双方の
給送管の間に温度差がない場合、燃料給送管12
及び空気給送管14は、燃料ノズル端部15と円
錐面26との境界でシールされる。従つて、境界
には〓間は存在せず、また、空気通路18の汚染
が起こることはない。燃料の空気霧化により希望
のこぶ状噴霧パターンになる。
Vortex cap 22 has a centrally located opening 24. This central aperture 24 is formed to define a tapered conical surface 26 . Further, the vortex cap 22 has a plurality of equally spaced holes formed around the vortex cap 22 to direct the atomizing air in a predetermined convergence direction to intersect the fuel from the fuel nozzle end 15 and atomize it. It has a small hole 28. The tapered conical surface 26 is sized to match the taper of the conical surface 16 of the fuel nozzle end 15 so that when the vortex cap 22 is tightened onto the air feed tube 14, the fuel nozzle end 15 extends into opening 24 and provides a sealed engagement between conical surfaces 16 and 26 when properly tightened. FIG. 1a shows a prior art fuel nozzle under normal temperature conditions, i.e., when there is no extreme temperature difference between the fuel flowing in the fuel feed pipe 12 and the air flowing in the air feed pipe 14. Assembly 10 is shown. As clearly shown in Figure 1a, if there is no temperature difference between the two feed pipes, the fuel feed pipe 12
and the air feed tube 14 is sealed at the interface between the fuel nozzle end 15 and the conical surface 26. Therefore, there are no gaps at the boundary and no contamination of the air passage 18 occurs. Air atomization of the fuel results in the desired hump-like spray pattern.

第1b図に戻ると、ガスタービン運転中の極端
な熱的状態によつて生ずる空気給送管に軸方向の
膨張が生じている時の燃料ノズル組立体10を示
している。通常のガスタービン運転中には、圧縮
機からの燃焼空気が空気給送管14取り囲んでお
り、この燃焼空気は約600〜700〓(約316〜371
℃)の温度を有する。しかし、燃料は約100〓
(約38℃)の温度を一般に有し、燃料給送管12
空気給送管14よりももつと低い温度に保持して
いる。そのため、空気給送管が軸方向に膨張する
程度は燃料給送管の膨張量よりも大きいので、円
錐面16及び26の間に〓間29が生ずる。典型
的には、円錐面16及び26の間の〓間29は
0.030in(0.762mm)程に達することがある。空気中
の異物或はこの〓間内への燃焼生成物の逆流のた
め、粒状物が溜まつて〓間29を詰まらせるよう
になり、そのため、タービンの点火完了後に給送
管間の極端な温度差がなくなつた時に〓間が閉じ
ることを妨げる。従つて、次にタービンを点火す
る前に、給送管間に温度差がなくても既に〓間が
存在することになる。この〓間からの空気の漏れ
は霧化空気流の放出に悪影響を及ぼし、燃料ノズ
ル組立体の噴霧パターンを変化させて、燃焼器の
着火反応を変えてしまう。
Returning to FIG. 1b, fuel nozzle assembly 10 is shown during axial expansion of the air feed tube caused by extreme thermal conditions during gas turbine operation. During normal gas turbine operation, combustion air from the compressor surrounds the air feed pipe 14, and this combustion air is approximately 600 to 700
℃). However, the fuel is about 100〓
(approximately 38°C), and the fuel supply pipe 12
The temperature is maintained lower than that of the air supply pipe 14. Therefore, since the extent to which the air feed pipe expands in the axial direction is greater than the amount of expansion of the fuel feed pipe, a gap 29 is created between the conical surfaces 16 and 26. Typically, the gap 29 between the conical surfaces 16 and 26 is
It can reach about 0.030in (0.762mm). Due to foreign matter in the air or back flow of combustion products into this gap, particulates can build up and clog the gap 29, thus causing extreme leakage between the feed pipes after the turbine has completed firing. Prevents the gap from closing when the temperature difference disappears. Therefore, before the next turbine ignition, a gap will already exist even if there is no temperature difference between the feed pipes. Air leakage from this gap can adversely affect the emission of the atomizing air stream, altering the spray pattern of the fuel nozzle assembly and altering the combustor light-off response.

第2図を参照すると、本発明の燃焼ノズル組立
体30が示されている。この燃焼ノズル組立体3
0は、内側の燃料給送管32と、一端で支持フラ
ンジ36から軸方向に延びる外側の空気給送管3
4とを有する。空気給送管34は、燃料給送管3
2と同軸であり且つ実質的に同一の空間を占め
る。
Referring to FIG. 2, a combustion nozzle assembly 30 of the present invention is shown. This combustion nozzle assembly 3
0 is an inner fuel feed pipe 32 and an outer air feed pipe 3 extending axially from a support flange 36 at one end.
4. The air supply pipe 34 is connected to the fuel supply pipe 3
2 and occupy substantially the same space.

燃料給送管32は軸方向の開口を有し、その各
端には雌ねじが切られている。燃料配管(図示せ
ず)は燃料入口端(燃料入口手段)40に結合さ
れるのが一般的である。燃料給送管32の給送端
48は、同燃料給送管32に螺着された一体の燃
料ノズル及び端部キヤツプ(係合手段)49で終
端している。一体の燃料ノズル及び端部キヤツプ
49は、この一体の燃料ノズル及び端部キヤツプ
49を給送端48に取着するためにねじが切られ
たスカート部50と、フランジ51と、空気給送
管34の端部60に係合する端部キヤツプ部53
とを有する。フランジ51とスカート部50との
間にはシール用ワツシヤ52が挿入されていて、
燃料油が燃料給送管32から漏れるのを防止して
いる。端部キヤツプ部53は、燃料給送管32か
らの燃料の給送のため、給送端48にある中央の
開口に連通する開口54を中央に備えている。更
に、端部キヤツプ部53は、環状の空気通路58
に連通する中央の開口54の回りに等角度で離間
して配設された小孔56を備えていて、一体の燃
料ノズル及び端部キヤツプ49の中央の開口54
から出る燃料と交差して霧化させるような所定の
収束方向に霧化空気を指向させるべく、空気通路
(環状の空気室)58からの空気を該小孔56を
経て給送するようになつている。
The fuel feed tube 32 has an axial opening and is internally threaded at each end. A fuel line (not shown) is typically coupled to the fuel inlet end (fuel inlet means) 40. The feed end 48 of the fuel feed tube 32 terminates in an integral fuel nozzle and end cap 49 threaded onto the fuel feed tube 32. The integral fuel nozzle and end cap 49 includes a threaded skirt 50 for attaching the integral fuel nozzle and end cap 49 to the feed end 48, a flange 51, and an air feed tube. end cap portion 53 engaging end portion 60 of 34;
and has. A sealing washer 52 is inserted between the flange 51 and the skirt portion 50,
Fuel oil is prevented from leaking from the fuel feed pipe 32. The end cap portion 53 has an opening 54 in the center which communicates with a central opening in the delivery end 48 for delivery of fuel from the fuel delivery tube 32. Furthermore, the end cap portion 53 includes an annular air passage 58.
The integral fuel nozzle and end cap 49 have small holes 56 equiangularly spaced around a central opening 54 communicating with the central opening 54 of the integral fuel nozzle and end cap 49 .
Air from the air passage (annular air chamber) 58 is fed through the small hole 56 in order to direct the atomizing air in a predetermined convergence direction such that it intersects and atomizes the fuel exiting the air passage. ing.

空気給送管34は、燃料給送管32と一緒に軸
方向に同軸に延び、燃料給送管32の外壁と空気
給送管34の内壁との間に共通の軸方向範囲に亙
つて環状の空気通路58を画成している。空気給
送管34の端部60は、空気給送管34と燃料給
送管32との間を封止するために、後から詳しく
説明するような態様で、一体の燃料ノズル及び端
部キヤツプ49の端部キヤツプ部(封止手段)5
3に組み合つている。
The air feed pipe 34 extends axially coaxially with the fuel feed pipe 32 and has an annular shape over a common axial extent between the outer wall of the fuel feed pipe 32 and the inner wall of the air feed pipe 34. It defines an air passage 58. The end 60 of the air feed tube 34 is fitted with an integral fuel nozzle and end cap in a manner to be described in more detail below to provide a seal between the air feed tube 34 and the fuel feed tube 32. 49 end cap portion (sealing means) 5
It is combined with 3.

燃料給送管をガスタービンエンジンに装着する
支持フランジ36は、燃料給送管32から半径方
向の外方に延びている。この支持フランジ36
は、空気配管(図示せず)を受け入れためにねじ
が切られた、半径方向に延びる霧化空気入口38
を含んでいる。また、支持フランジは付勢スプリ
ング(封止手段)44を受け入れるための開口4
2を含んでいる。
A support flange 36 that attaches the fuel delivery tube to the gas turbine engine extends radially outwardly from the fuel delivery tube 32. This support flange 36
includes a radially extending atomizing air inlet 38 threaded to receive air piping (not shown).
Contains. The support flange also has an opening 4 for receiving a biasing spring (sealing means) 44.
Contains 2.

空気給送管34を燃料給送管32に装着する時
には、付勢スプリング44が縮み、勾配付きワツ
シヤ46に軸方向の力を作用させる。次いで、割
りピストンリング47を介して作用する勾配付き
ワツシヤ46は空気給送管34に軸方向の圧力を
加える。一体の燃料ノズル及び端部キヤツプ49
は、ねじが切られたそのスカート部50を燃料給
送管32の給送端48内にしつかり嵌合するまで
螺合させることにより、燃料給送管32に取着さ
れる。一体の燃料ノズル及び端部キヤツプ49を
燃料給送管32に一旦取着すると、付勢スプリン
グ44からの軸方向の圧力の影響下にある空気給
送管34は、一体の燃料ノズル及び端部キヤツプ
49の端部キヤツプ部53にしつかり嵌合する。
従つて、燃料給送管32及び空気給送管34が互
いに封止されるので、燃料の霧化に悪影響を与え
る霧化空気の漏洩が起こらない。
When the air feed tube 34 is attached to the fuel feed tube 32, the biasing spring 44 is compressed and exerts an axial force on the ramp washer 46. The ramp washer 46 acting through the split piston ring 47 then applies axial pressure to the air feed tube 34. Integral fuel nozzle and end cap 49
is attached to the fuel delivery tube 32 by threading its threaded skirt portion 50 into the delivery end 48 of the fuel delivery tube 32 until it is a snug fit. Once the integral fuel nozzle and end cap 49 is attached to the fuel delivery tube 32, the air delivery tube 34, under the influence of axial pressure from the biasing spring 44, The end cap portion 53 of the cap 49 is tightly fitted.
Therefore, since the fuel feed pipe 32 and the air feed pipe 34 are sealed from each other, leakage of atomization air that adversely affects fuel atomization does not occur.

更に、勾配付きワツシヤ46の出す圧力下に作
用する割りピストンリング47は、支持フランジ
36と空気給送管34との間の〓間を無くすよう
に、支持フランジ36と共に、同ピストンリング
の共通の円周に沿つて半径方向の圧力を発生す
る。従つて、このように構成されていなければ支
持フランジ36と空気給送管34との境界面で起
こる空気の漏洩が、支持フランジ36及び割りピ
ストンリング47の間の気密な封止もしくはシー
ルによつて無くなる。
Furthermore, the split piston ring 47 acting under the pressure exerted by the tapered washer 46 is attached to the common piston ring along with the support flange 36 so as to eliminate the gap between the support flange 36 and the air feed pipe 34. Generates radial pressure along the circumference. Therefore, air leakage that would otherwise occur at the interface between the support flange 36 and the air feed pipe 34 is prevented by the airtight seal or seal between the support flange 36 and the split piston ring 47. It disappears.

環状の空気通路58と小孔56との整列は端部
ギヤツプ部53の舌状部62により得られる。一
体の燃料ノズル及び端部キヤツプ49のねじが切
られたスカート部50が燃料給送管32上に締め
付けられる時に、一体の燃料ノズル及び端部キヤ
ツプ49の突出する舌状部62が端部60の突出
する先端部61に係合する。突出する先端部61
及び舌状部62の係合により、空気給送管34と
一体の燃料ノズル及び端部キヤツプ49が所望の
方向に整列すると同時に、環状の空気通路58及
び小孔56が整列して、空気通路58を通つて流
れる空気が小孔56へと流れる。
Alignment of the annular air passageway 58 and the eyelet 56 is provided by the tongue 62 of the end gap 53. When the threaded skirt 50 of the integral fuel nozzle and end cap 49 is tightened onto the fuel delivery tube 32, the protruding tongue 62 of the integral fuel nozzle and end cap 49 locks into the end 60. engages with the protruding tip 61 of. Projecting tip 61
Due to the engagement of the tongues 62 and 62, the fuel nozzle and end cap 49 integral with the air feed pipe 34 are aligned in the desired direction, and at the same time, the annular air passage 58 and the small hole 56 are aligned to form the air passage. Air flowing through 58 flows into small holes 56 .

本発明の燃料ノズル組立体30が通常の温度条
件下にある時、即ち燃料給送管32内を流れる燃
料と空気給送管34内を流れる空気との間に極端
な温度差がない時には、燃料給送管及び空気給送
管は、一体の燃料ノズル及び端部キヤツプ49の
端部キヤツプ部53と空気給送管34の端部60
との境界面で封止もしくはシールされる。境界面
には〓間がなく、また、空気通路58の汚染も起
こらない。燃料スプレーの空気霧化により希望の
こぶ状噴霧パターンが得られる。
When the fuel nozzle assembly 30 of the present invention is under normal temperature conditions, i.e., when there is no extreme temperature difference between the fuel flowing in the fuel feed line 32 and the air flowing in the air feed line 34, The fuel feed tube and the air feed tube have an integral fuel nozzle and end cap portion 53 of the end cap 49 and an end portion 60 of the air feed tube 34.
sealed or sealed at the interface with the There are no gaps at the interface and no contamination of the air passage 58 occurs. Air atomization of the fuel spray provides the desired humped spray pattern.

本発明の燃料ノズル組立体がガスタービンエン
ジンの運転中の激しい温度条件によつて空気給送
管に軸方向の膨張を生じている時には、空気給送
管34は燃料給送管32よりも軸方向に大きく延
びている。空気給送管34が膨張する時に、空気
給送管34の端部60は端部キヤツプ部53に関
して軸方向に膨張する。端部60及び端部キヤツ
プ部53間のシール境界面が締め付けられるた
め、両者間の封止が向上し、霧化空気の漏洩を防
止する。空気給送管34の膨張が続くと、付勢ス
プリング44が圧縮されて、該付勢スプリング4
4が空気給送管34の軸方向膨張を吸収するの
で、燃料給送管32及び空気給送管34間の封止
部は分離しない。また、付勢スプリング44の圧
縮によつて軸方向の力が増大するので、支持フラ
ンジ36に加わる割りピストンリング47の半径
方向の圧力が増し、支持フランジ36及び割りピ
ストンリング47間の気密な封止を強めることに
よつて支持フランジ36と空気給送管34との境
界面での空気の漏洩が更に減少する。
When the fuel nozzle assembly of the present invention experiences axial expansion in the air feed tube due to severe temperature conditions during gas turbine engine operation, the air feed tube 34 is more axial than the fuel feed tube 32. It extends widely in the direction. As the air feed tube 34 expands, the end 60 of the air feed tube 34 expands axially with respect to the end cap 53. The tight seal interface between end 60 and end cap 53 improves the seal between the two and prevents leakage of atomizing air. As the air supply pipe 34 continues to expand, the biasing spring 44 is compressed and the biasing spring 44 is compressed.
4 absorbs the axial expansion of the air feed tube 34 so that the seal between the fuel feed tube 32 and the air feed tube 34 does not separate. Furthermore, since the axial force increases due to the compression of the biasing spring 44, the radial pressure of the split piston ring 47 applied to the support flange 36 increases, thereby creating an airtight seal between the support flange 36 and the split piston ring 47. By strengthening the stop, air leakage at the interface between the support flange 36 and the air feed tube 34 is further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1a図は、通常の運転条件下にある従来の典
型的な燃料ノズル組立体の給送管端部の軸方向断
面図、第1b図は、高温度条件により軸方向に膨
張が生じた時の従来の燃料ノズル組立体の給送管
端部の軸方向断面図、第2図は、本発明の燃料ノ
ズル組立体の軸方向断面図である。 30……燃料ノズル組立体、32……燃料給送
管、34……空気給送管、36……支持フラン
ジ、40……燃料入口手段(燃料入口端)、44
……封止手段(付勢スプリング)、48……燃料
給送管の給送端、49……係合手段(一体の燃料
ノズル及び端部キヤツプ)、53……封止手段
(端部キヤツプ部)、58……環状の空気室(空気
通路)、60……空気給送管の端部。
FIG. 1a is an axial cross-sectional view of the feed tube end of a typical conventional fuel nozzle assembly under normal operating conditions, and FIG. 1b is an axial cross-sectional view of the feed tube end of a typical conventional fuel nozzle assembly under normal operating conditions; FIG. FIG. 2 is an axial cross-sectional view of the feed tube end of the conventional fuel nozzle assembly of FIG. 30... Fuel nozzle assembly, 32... Fuel feed pipe, 34... Air feed pipe, 36... Support flange, 40... Fuel inlet means (fuel inlet end), 44
... sealing means (biasing spring), 48 ... feeding end of fuel feed pipe, 49 ... engaging means (integral fuel nozzle and end cap), 53 ... sealing means (end cap ), 58... annular air chamber (air passage), 60... end of air supply pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 給送端と、その反対側の端部に燃料入口手段
とを有する燃料給送管と、 前記燃料入口手段の近くで前記燃料給送管に取
着された支持フランジと、 端部を有する空気給送管であつて、該空気給送
管の前記端部へ空気を給送すべく、前記燃料給送
管に対して離間した関係で該燃料給送管の一部を
取り囲むと共に前記支持フランジから軸方向に延
びて、前記燃料給送管と前記空気給送管との間に
環状の空気室を画成する、前記空気給送管と、 前記燃料給送管に取着されて前記空気給送管の
前記端部に係合する係合手段と、 前記空気給送管の前記端部と前記係合手段との
係合部を封止する封止手段と、 を備えるガスタービンエンジン用燃料ノズル組立
体。
Claims: 1. A fuel feed tube having a feed end and fuel inlet means at an opposite end thereof; and a support flange attached to the fuel feed tube near the fuel inlet means. an air feed pipe having an end, the fuel feed pipe having one end in spaced relation to the fuel feed pipe for delivering air to the end of the air feed pipe; an air feed tube surrounding the support flange and extending axially from the support flange to define an annular air chamber between the fuel feed tube and the air feed tube; an engagement means attached to the air supply pipe and engaged with the end of the air supply pipe; and a sealing means for sealing the engagement portion between the end of the air supply pipe and the engagement means. A fuel nozzle assembly for a gas turbine engine, comprising: .
JP63260709A 1987-10-23 1988-10-18 Fuel nozzle assembly for gas turbine engine Granted JPH01134028A (en)

Applications Claiming Priority (2)

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US111,890 1987-10-23

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Publication Number Publication Date
JPH01134028A JPH01134028A (en) 1989-05-26
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ID=22340987

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GB (1) GB2211594B (en)
IT (1) IT1225431B (en)

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IT1225431B (en) 1990-11-13
DE3833279A1 (en) 1989-05-03
FR2622252B1 (en) 1993-04-23
GB2211594A (en) 1989-07-05
GB8824501D0 (en) 1988-11-23
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