JPH0668374B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
燃料噴射装置Info
- Publication number
- JPH0668374B2 JPH0668374B2 JP18865287A JP18865287A JPH0668374B2 JP H0668374 B2 JPH0668374 B2 JP H0668374B2 JP 18865287 A JP18865287 A JP 18865287A JP 18865287 A JP18865287 A JP 18865287A JP H0668374 B2 JPH0668374 B2 JP H0668374B2
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- JP
- Japan
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- fuel
- nozzle
- swirler
- cylinder
- fuel injection
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
- F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
- F23D11/107—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/11101—Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はジェットエンジンや産業用ガスタービンの燃焼
器における燃料噴射装置に関するものである。
器における燃料噴射装置に関するものである。
［従来の技術］ 例えば、ジェットエンジンの概略は第６図に示す通りで
あり、圧縮機部１、燃焼器部２及びタービン部３からな
っている。該燃焼器部２の詳細は第７図に示す通りであ
り、燃焼器ケーシング４内の燃焼器ライナ５に燃料噴射
装置６を設け、燃料入口部７からの燃料をプレディフュ
ーザ８からの空気により前記燃焼器ライナ５内に噴出し
て燃焼し、タービンノズルを経て前記タービン部３へ送
るようにしている。
あり、圧縮機部１、燃焼器部２及びタービン部３からな
っている。該燃焼器部２の詳細は第７図に示す通りであ
り、燃焼器ケーシング４内の燃焼器ライナ５に燃料噴射
装置６を設け、燃料入口部７からの燃料をプレディフュ
ーザ８からの空気により前記燃焼器ライナ５内に噴出し
て燃焼し、タービンノズルを経て前記タービン部３へ送
るようにしている。
従来使用されている燃料噴射装置６は第８図に示す通り
であり、先端を閉塞した円筒状の燃料噴射弁９の先端外
周の４個の孔10から燃料を半径方向に棒状に噴出させ、
渦巻状に設けた一次旋回器11からの空気流により、棒状
の燃料に旋回エネルギを与え、ベンチュリ12の内壁に前
記棒状に旋回する燃料を沿わせ、ベンチュリ出口13付近
で二次旋回器14からの空気流により燃料を微粒化させる
と共に燃料の滴と空気の混合を促進させている（米国特
許第4,198,815号）。
であり、先端を閉塞した円筒状の燃料噴射弁９の先端外
周の４個の孔10から燃料を半径方向に棒状に噴出させ、
渦巻状に設けた一次旋回器11からの空気流により、棒状
の燃料に旋回エネルギを与え、ベンチュリ12の内壁に前
記棒状に旋回する燃料を沿わせ、ベンチュリ出口13付近
で二次旋回器14からの空気流により燃料を微粒化させる
と共に燃料の滴と空気の混合を促進させている（米国特
許第4,198,815号）。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、斯かる従来の燃料噴射装置６は以下のような問
題点がある。
題点がある。
(i)液柱状の燃料を微粒化しなければならないので、微
粒化特性が良好でなく特に空気差圧の小さい低速域にお
いて悪い。
粒化特性が良好でなく特に空気差圧の小さい低速域にお
いて悪い。
(ii)噴霧される燃料の空間分散分布が山形となり、円周
方向にも分布のむらができやすいので、着火性が悪い。
方向にも分布のむらができやすいので、着火性が悪い。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は上述の従来の問題点を解決し、空気差圧の小さ
い低速域から高速域までの燃料の微粒化を良くすると共
に燃料分散分布を理想的な台形状とすることを目的とす
るもので、噴射燃料を外側から一次旋回器及び二次旋回
器からの空気流により微粒化する燃料噴射装置におい
て、内筒と外筒の前後端を閉塞して内部に燃料通路を有
する二重円筒ノズルを形成すると共に、二重円筒ノズル
における外筒の先端に絞りノズルを形成し、更に、内筒
と外筒との先端側閉塞部に、二重円筒ノズルの周方向へ
間隔を置き絞りノズル内壁へ向けて燃料を噴射する燃料
噴射孔を複数穿設し、前記内筒内の略中心に直管状空気
ノズルを設けると共に該直管状空気ノズルの周囲に内側
旋回器を設けたことを特徴とする燃料噴射装置にかかる
ものである。
い低速域から高速域までの燃料の微粒化を良くすると共
に燃料分散分布を理想的な台形状とすることを目的とす
るもので、噴射燃料を外側から一次旋回器及び二次旋回
器からの空気流により微粒化する燃料噴射装置におい
て、内筒と外筒の前後端を閉塞して内部に燃料通路を有
する二重円筒ノズルを形成すると共に、二重円筒ノズル
における外筒の先端に絞りノズルを形成し、更に、内筒
と外筒との先端側閉塞部に、二重円筒ノズルの周方向へ
間隔を置き絞りノズル内壁へ向けて燃料を噴射する燃料
噴射孔を複数穿設し、前記内筒内の略中心に直管状空気
ノズルを設けると共に該直管状空気ノズルの周囲に内側
旋回器を設けたことを特徴とする燃料噴射装置にかかる
ものである。
［作用］ 内外筒間の複数の燃料噴出孔から噴出された燃料は外筒
先端部の絞りノズルの内壁に当り円筒状の液膜となって
外筒外に噴出される。このとき、円筒内の直管状空気ノ
ズルからの直進空気流と内側旋回器からの内側旋回空気
流とにより薄くて均一な液膜が形成される。
先端部の絞りノズルの内壁に当り円筒状の液膜となって
外筒外に噴出される。このとき、円筒内の直管状空気ノ
ズルからの直進空気流と内側旋回器からの内側旋回空気
流とにより薄くて均一な液膜が形成される。
更に、外側から一次旋回器及び二次旋回器からの旋回空
気流によりはさまれて容易且つ確実に微粒化され、燃料
の空間分散分布が最適の台形状となる。
気流によりはさまれて容易且つ確実に微粒化され、燃料
の空間分散分布が最適の台形状となる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図乃至第３図は本発明の一実施例であり、内筒15と
外筒16とから二重円筒ノズル17を形成し、該外筒16の先
端部を内筒15の径よりも小径に絞ると共に最先端内周面
を曲面状として絞りノズル出口18とし、内外筒15,16間
の前後端部を液密に夫々閉塞し、先端側閉塞部19に複数
（例えば６〜８個）の燃料噴射孔20を周方向へ所定の間
隔を置き絞りノズル内壁へ向けて複数穿設ししてある。
外筒16とから二重円筒ノズル17を形成し、該外筒16の先
端部を内筒15の径よりも小径に絞ると共に最先端内周面
を曲面状として絞りノズル出口18とし、内外筒15,16間
の前後端部を液密に夫々閉塞し、先端側閉塞部19に複数
（例えば６〜８個）の燃料噴射孔20を周方向へ所定の間
隔を置き絞りノズル内壁へ向けて複数穿設ししてある。
前記外筒16に燃料入口21を設けて、内外筒15,16間に燃
料を供給するようにし、又内筒15内の略中心に直管状空
気ノズル22を同心に配置し、該直管状空気ノズル22の周
囲に傾斜した複数の空気通路を渦巻状に有する内側旋回
器23を配設し、該内側旋回器23により前記直管状空気ノ
ズル22を支持するようにしてある。
料を供給するようにし、又内筒15内の略中心に直管状空
気ノズル22を同心に配置し、該直管状空気ノズル22の周
囲に傾斜した複数の空気通路を渦巻状に有する内側旋回
器23を配設し、該内側旋回器23により前記直管状空気ノ
ズル22を支持するようにしてある。
該二重円筒ノズル17の先端部にシュラウド旋回器24を同
心に装着し、該シュラウド旋回器24の外側に主旋回器25
を設けてある。該主旋回器25及びシュラウド旋回器24
は、いずれも複数の傾斜した空気通路27を渦巻状に有し
ている。図中、28はベンチュリ、29はベンチュリ出口、
30は主旋回器出口を示す。
心に装着し、該シュラウド旋回器24の外側に主旋回器25
を設けてある。該主旋回器25及びシュラウド旋回器24
は、いずれも複数の傾斜した空気通路27を渦巻状に有し
ている。図中、28はベンチュリ、29はベンチュリ出口、
30は主旋回器出口を示す。
以上のように構成したので、燃料入口21から燃料を二重
円筒ノズル17の内外筒15,16間に供給すると、複数の燃
料噴出孔20から燃料のジェット31が絞りノズル32の内壁
33に衝突されて反射することなく広がり、全体として円
筒状に連なり均一な液膜34が形成される。このとき、内
筒15中心部の内側旋回器23からの内側旋回空気流35によ
り液膜34が内壁33側に押し付けられ、液膜34の厚さが更
に均一になる。
円筒ノズル17の内外筒15,16間に供給すると、複数の燃
料噴出孔20から燃料のジェット31が絞りノズル32の内壁
33に衝突されて反射することなく広がり、全体として円
筒状に連なり均一な液膜34が形成される。このとき、内
筒15中心部の内側旋回器23からの内側旋回空気流35によ
り液膜34が内壁33側に押し付けられ、液膜34の厚さが更
に均一になる。
絞りノズル出口18付近で液膜34は中心の直管状空気ノズ
ル22からの直進空気流36及び前記内側旋回空気流35とシ
ュラウド旋回器24からの旋回空気流37によりはさまれ
て、第一段階の微粒化が行なわれ、続いて主旋回器25か
らの旋回空気流38により更に第二段階の微粒化が行なわ
れる。
ル22からの直進空気流36及び前記内側旋回空気流35とシ
ュラウド旋回器24からの旋回空気流37によりはさまれ
て、第一段階の微粒化が行なわれ、続いて主旋回器25か
らの旋回空気流38により更に第二段階の微粒化が行なわ
れる。
例えば、大気圧雰囲気下に空気：燃料＝４：１で微粒化
させ、横軸に微粒化用空気差圧をとり、縦軸に平均粒径
をとって示すと、第４図における実線イの如くなり、同
じ条件で主旋回器25がない場合は一点鎖線ロの如くなる
ので微粒化が二段階で行なわれていることがわかる。い
ずれも従来例の二点鎖線ハに比べかなり粒径が小さくな
っている。
させ、横軸に微粒化用空気差圧をとり、縦軸に平均粒径
をとって示すと、第４図における実線イの如くなり、同
じ条件で主旋回器25がない場合は一点鎖線ロの如くなる
ので微粒化が二段階で行なわれていることがわかる。い
ずれも従来例の二点鎖線ハに比べかなり粒径が小さくな
っている。
又、絞りノズル出口18付近の微粒化された燃料のうち中
心部の燃料が、直管状空気ノズル22内を通して流れて来
た直進空気流36に乗ってそのまま下流側へ運ばれるた
め、中心部における燃料量が増え、噴霧される燃料の空
間分散分布が改善される。例えば、前記条件で微粒化し
たときの燃料の分散分布は第５図に示す通りであり、本
発明の装置による場合（実線イ）は多少の凹凸はあるも
のの台形（一点鎖線ロ）に近く、従来例（二点鎖線ハ）
では周辺に偏在していることから、本発明により著しく
改善されている。
心部の燃料が、直管状空気ノズル22内を通して流れて来
た直進空気流36に乗ってそのまま下流側へ運ばれるた
め、中心部における燃料量が増え、噴霧される燃料の空
間分散分布が改善される。例えば、前記条件で微粒化し
たときの燃料の分散分布は第５図に示す通りであり、本
発明の装置による場合（実線イ）は多少の凹凸はあるも
のの台形（一点鎖線ロ）に近く、従来例（二点鎖線ハ）
では周辺に偏在していることから、本発明により著しく
改善されている。
なお、本発明の燃料噴射装置は上述の実施例のみに限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ることは勿論である。
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ることは勿論である。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明の燃料噴射装置によれば、下記
の如き種々の優れた効果を発揮する。
の如き種々の優れた効果を発揮する。
(I)二重円筒ノズルにより燃料を均一な円筒液膜状に噴
出することができ、均一に微粒化できる。
出することができ、均一に微粒化できる。
(II)中心部の直管状空気ノズルと内側旋回器により、均
一な円筒液膜の形成が助長され、微粒化が容易となる。
一な円筒液膜の形成が助長され、微粒化が容易となる。
(III)(I)(II)により広い範囲の微粒化用空気差圧におい
て、平均粒径を微細化することができ、且つ燃料の分散
分布を理想的な台形とすることができる。
て、平均粒径を微細化することができ、且つ燃料の分散
分布を理想的な台形とすることができる。
(IV)ジェットエンジン用燃焼器に組み込むことにより、
着火性が向上し、燃焼安定作動範囲が広くなり、スモー
ク濃度が小さくなり更に燃焼効率が向上する。
着火性が向上し、燃焼安定作動範囲が広くなり、スモー
ク濃度が小さくなり更に燃焼効率が向上する。
第１図は本発明の装置の一実施例の説明図、第２図は第
１図のII−II方向矢視図、第３図は第１図のIII部拡大
図、第４図は本発明の装置による微粒化用空気差圧と平
均粒径との関係を示す線図、第５図は本発明の装置によ
る燃料の分散分布を示す線図、第６図はジェットエンジ
ンの概略図、第７図は第６図における燃焼器部の詳細
図、第８図は従来の燃料噴射装置の一例を示す説明図で
ある。 17は二重円筒ノズル、18は絞りノズル出口、20は燃料噴
出孔、22は直管状空気ノズル、23は内側旋回器、24はシ
ュラウド旋回器、25は主旋回器、32は絞りノズルを示
す。
１図のII−II方向矢視図、第３図は第１図のIII部拡大
図、第４図は本発明の装置による微粒化用空気差圧と平
均粒径との関係を示す線図、第５図は本発明の装置によ
る燃料の分散分布を示す線図、第６図はジェットエンジ
ンの概略図、第７図は第６図における燃焼器部の詳細
図、第８図は従来の燃料噴射装置の一例を示す説明図で
ある。 17は二重円筒ノズル、18は絞りノズル出口、20は燃料噴
出孔、22は直管状空気ノズル、23は内側旋回器、24はシ
ュラウド旋回器、25は主旋回器、32は絞りノズルを示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲村 隆夫 宮城県仙台市三神峯１−３−３−306
Claims (1)
- 【請求項１】噴射燃料を外側から一次旋回器及び二次旋
回器からの空気流により微粒化する燃料噴射装置におい
て、内筒と外筒の前後端を閉塞して内部に燃料通路を有
する二重円筒ノズルを形成すると共に、二重円筒ノズル
における外筒の先端に絞りノズルを形成し、更に、内筒
と外筒との先端側閉塞部に、二重円筒ノズルの周方向へ
間隔を置き絞りノズル内壁へ向けて燃料を噴射する燃料
噴射孔を複数穿設し、前記内筒内の略中心に直管状空気
ノズルを設けると共に該直管状空気ノズルの周囲に内側
旋回器を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18865287A JPH0668374B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18865287A JPH0668374B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 燃料噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6433421A JPS6433421A (en) | 1989-02-03 |
| JPH0668374B2 true JPH0668374B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=16227468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18865287A Expired - Lifetime JPH0668374B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668374B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2942336B2 (ja) * | 1990-09-26 | 1999-08-30 | 株式会社日立製作所 | 燃焼器および燃焼設備 |
| US6354072B1 (en) * | 1999-12-10 | 2002-03-12 | General Electric Company | Methods and apparatus for decreasing combustor emissions |
| CN1846096A (zh) | 2003-09-01 | 2006-10-11 | 丹佛斯公司 | 用于液体燃料的空气辅助雾化的喷嘴 |
| JP2007162998A (ja) | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービンエンジンの燃料噴霧装置 |
| FR2906868B1 (fr) * | 2006-10-06 | 2011-11-18 | Snecma | Injecteur de carburant pour chambre de combustion de moteur a turbine a gaz |
| JP4829315B2 (ja) * | 2009-01-16 | 2011-12-07 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービンエンジンの燃料噴霧装置 |
| CN102506446B (zh) * | 2011-10-13 | 2013-10-09 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种用于燃气轮机低污染燃烧室的燃油和空气混合装置 |
-
1987
- 1987-07-28 JP JP18865287A patent/JPH0668374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6433421A (en) | 1989-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |