JPS5819626A - ガスタービン・エンジン - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、その−局面忙おいて、液体燃料ま九は気体燃
料例えば天然ガスまたは下水ガスの何れかを用いて、も
しくは異種燃料を同時に用いて、選択的に運転され得る
ガスタービン・エンジンに係る。

別の一局面において、本発明は前記特性を有するエンジ
ンに液体及び気体燃料を供給するための新規の、改良さ
れた装置に係る。

さらに別の一局面において、本発明はガスタービン・エ
ンジンなどのための新規の、改良された複式燃料噴射ノ
ズルに係る。

それが液体燃料と気体燃料の何れによっても運転され得
ることは、ガスタービン・エンジンの重要な性能である
。例えば、ポンプ吸排作用を得るための用途において、
これはガスタービン・エンジンが、吸排されるはとんど
すべての可燃性生成物を用いて運転されるとと゛を可能
にする。

また、複式燃料運転可能性は、ガスタービン・エンジン
を最も経済的な利用可能な燃料によって運転すること、
及び、成る特定の燃料の供給が限定されているときまえ
は該燃料が全く入手不可能になったとき該エンジンの運
転を続行することを可能に”する。例えば、沖合油井プ
ラットホームでは、従来においては、天然ガスの供給は
冬期の間は削減され、気体燃料及び液体燃料は交互に利
用され得るに過ぎない。

広汎な種類の燃料によって運転可能であるという特性は
、また、ガスタービン・エンジンへ通常供給される燃料
補給が中断されるとき、該エンジンの運転が異種の予備
燃料によって続行されることを許すことにおいても重要
である。

また、成る場合においては、エンジンを気体燃料によっ
て始動させることがよシ容易であるが、エンジンをその
ような気体燃料を用いて継続的に運転することは非実際
的である。

また、その他の状況下において、エンジンを２種の異な
る燃料を同時的釦用いて運転することが望ましいことも
ある。このことは、本発明によって提供される複式燃料
運転能力によって完全に実現される。

気体燃料と液体燃料の何れＫよっても運転され得るガス
タービン・エンジンは、概念的に新規であると本願の出
願人によって主張されるものではなく、前記の能力を提
供する複式燃料噴射装置が、１９６４年２月２５日付を
以てスミスに付与され九米国特許第３，１２１，９９６
号；　１９６６年１１月１５日付を以てカーライルほか
に付与された米国特許第３，２８５，００７号：１９７
１年１２月２８日付を以てホデキンスに付与された米国
特許第５，６３０，０２４号；１９７２年９月１２日付
を以てカーライルに付与された米国特許第３，６９０，
０９３号：１９７２年９月１２日付を以てカーライルに
付与された米国特許ｔｌＫ５，６９１，７６５号：　１
９７３年１２月１１日付を以てヒ♂ンスに付与された米
国特許第５，７７７，９８３号：１９７４年１月２９日
付を以てカーライルに付与された米国特許第３，７８８
，０６７号：１９７５年２月１８日付を以てスタージエ
スに付与された米国特許第５．８６６．４１３号：及び
１９７９年６月５日付を以てげラベルに付与された米国
特許第４，１５７，０１２号に開示されている。

ガスタービン・エンジンに複式燃料使用能力を提供する
本発明の複式燃料噴射装置並びに技術は、現在の技術水
準に依る液体燃料空気噴射霧化技術が新規の独特な気体
混合技術並びに補助空気と総合されて始動時における霧
化を促進することにおいて、在来的に広く使用される装
置に比しすぐれている。

本発明による新規の改良された複式燃料噴射器は前節に
おいて述べた如く空気シラスト型である。

推奨される実施例において、薄膜状の液体燃料は、前記
霧化特性を最適化するため２本の旋回する主及び補助空
気流の間ｆｌｃＷＪ状に排出される。これをさらに詳記
すれば、薄膜化された液体は噴射ノズルの中心排出通路
から出現する主燃焼空気の高速旋回流と接触するととも
に燃料を霧化し、燃料空気混合物の形成を開始する。こ
れと同時に、旋回する補助空気が半径方向内方へ流れ、
前記燃料の霧化を続行し、それを中心から排出される旋
回する流れと混合する。

旋回する第３の流れが、霧化された燃料及び前記旋回空
気流と接触し、それによって、効率的燃焼に必要とされ
る燃料・空気混合物の最適組成、並びに燃許空気混合物
旋回角度、分配及び再循環を生じさせる。

本発明の推奨実施例において、気体燃料による運転は前
記した液体燃料の場合と同様である。注意深く設計され
九ポートは燃料を半径方向内方へ導き、そこにおいて該
燃料は第２の空気シュラウドに突７に肖ることなしに第
２の旋回する空気流と混合し、それによって、従来にお
いては生じた流れ妨害及びその結果としての燃焼効率の
損失を回避する。次いで、気体燃料と第２の空気との混
合物は、半径方向外方へ膨張し、第３の外側の旋回空気
流と混合される。液体燃料による運転の場合と同じよう
に、これは効率的燃焼に必要とされる燃料・空気混合物
の最適組成並びに燃料・空気混合物旋回角、分配及び再
循環を生じる。

本明細書に開示される新規の複式燃料供給装置に少なく
とも部分的に帰せられる本発明のさらにその他の利点は
、それを装置されたガスタービン・エンジンが気体燃料
または液体燃料会命條巻伽令社の何れによっても始動さ
れ得ることと、エンジンが作動している間に僅か数秒で
切換えが達成され得ることである。

本明細書に開示される新規の複式燃料供給装置及び複式
燃料噴射ノズルのさらにもう一つの利点は、それらが空
気補助と両立することである。即ち、ガスタービン・エ
ンジンの始動間、圧縮機は典型的にはその正規速度に達
しない著しく低い速度で回転しており、従って、圧縮機
排出空気は液体燃料を効率的に霧化するのに充分なエネ
ルヤを生じ得ない。その場合、別個の独立駆動される圧
縮機が作動されて燃料噴射ノズルへ圧縮空気を供給して
液体燃料の霧化を補助し得る。

以上゛の説明から、本発明の重要且つ主要な目的の第１
は、広汎な種類の気体燃料並びに液体燃料によって運転
され得るガスタービン・エンジンの提供であることは明
らかであろう。

本発明の重要且つ主要な目的の第２は、ガスタービン・
エンジンの燃焼器内へ各種の気体燃料及び液体燃料を導
入するための新規の改良された装置を提供することであ
る。

本発明の重要且つ主要な目的の第３は、本明細書に開示
される燃料供給装置及びその他のガスタービン・エンジ
ン燃料供給装置において使用され得る新規の複式燃料噴
射ノズルを提供することである。

本発明のその他の重要な、しかし−そう具体的な目的は
、前記諸目的に従った複式燃料装置及び複式燃料噴射ノ
ズルであって：それらを装備されたエンジンに広汎な種
類の気体及び液体及び液体燃料によって作動する能力を
付与し；それらを装備されたエンジンに液体燃料と気体
燃料とによって同時に作動する能力を付与し：効率的な
燃焼を促進し、そして生起し：それらを装備されたエン
ジンからの煙の発散を最小゛にし：前記第１と第２の目
的と協働して液体燃料の卓越した霧化及び、燃料の種類
に関係無く、前記諸目的の達成に必要な燃料・空気混合
物の最適組成、燃料・空気混合物旋回角、分配及び再循
環を生じさせ；それらを装備されたガスタービン・エン
ジンが気体または液体燃料の何れＫよっても始動される
ことを可能にし：気体燃料から液体燃料への、またはそ
の逆の、切換えが迅速に且つ負荷下のエンジンにおいて
達成されることを可能にし：液体燃料の霧化を促進する
ため始動間空気補助手段の使用と両立し気体燃料によっ
て作動されるガスタービン・エンジンにおいて従来は流
れの妨害、燃焼効率の低下、及び耐久性の喪失を生じさ
せた気体燃料の燃料噴射ノズル構成要素に対する衝突を
回避するものを提供することである。

本発明のその他の重要な目的並びに特徴及び追加の諸利
点は、前掲特許請求の範囲から、そして以下の詳細な説
明が添付図面を参照して進行するに従って明らかＫなる
であろう。

添付図面を参照すると、第１ム図と第２ム図は本発明の
原理に基いて構成された複式燃料供給装置（第２図〜第
７図参照）を装備され九双軸がスタービン・エンジン１
０を示す。

ガスタービン・エンジン１０は、心向き一軸向き人口１
４を設けられた１５段軸流圧縮機１２を有する。該圧縮
機の入口案内羽根１６及び固定子１８は圧縮機ハウジン
グ２０から支持され、最初の５個の段の案内羽根及び固
定子１８−１〜１８−５は、圧縮機１２を通る空気の流
れを制御するため調整自在に枢着されている。

圧縮機１２０１５段回転子２２は、羽根２６を固定され
九円板２４から成夛、円板２４は電子ビーム溶接によっ
て一体ユニットとして接合されている。

圧縮機ハウジング２０Ｆｉ、その軸方向中心線を通る垂
直面に添って長手方向に分割されて、２個のセクション
２０ａ（その１個のみが図示されている）を画成してい
る。かくの如き構成は、圧縮機の回転子の据付けに便利
を提供するとともに、点検、掃除及び交換のため゛の接
近を容易ならしめる。

圧縮機１２から排出される高圧空気は、環状の末広ディ
フューザ２８を通じて、拡大された空間３０内へ流れ、
該空間３０からケース３４に収容された褒状の燃焼器３
２へ送られる。　　　　　゛燃焼器３２内で発生した熱
ガスは、環状のタービン・ハウジング４４内に支持され
たノズル・ケース４２内へ吐出される。熱ガスは、先ず
、２段ガス発生機タービン４６を通）、次いで、２段出
力タービン４８を通って膨張される。

ガス発生機タービン４６は、内部冷却される第１段及び
第２段ノズル５０．５２と２段回転子５４とを有する。

２段回転子５４の第１段５６は円板５８を有し、円板５
８には内部冷却される半径方向Ｋｇびた羽根６０が固定
されている。第２段６２は円板６４を有し、円板６４の
外縁忙は冷却されない半径方向Ｋｍびた羽根６６が取付
けられている。

前記ガス発生機ター♂ン回転子５４の両段は互いにボル
ト結合され、且つ、片持ち形式を以て、前方へ蔦びた軸
６８の後端にメルト結合されている。軸６８は圧縮機回
転子２２にボルト結合された後圧縮機ハブ７０にキー留
めされ、それによって、ガス発生機タービン４６を圧縮
機回転子２２に駆動結合している。

圧縮機回転子２２とがス発生機タービン４６は、補助駆
動装置７６に駆動結合された前圧縮機ハブ７４と係合す
るスラスト軸受７２によって、そしてテーパ「ランＹ軸
受７８．８０．８２によって回転自在に支持されている
。

出力タービン４８はノズル・ケース４２から支持され喪
第１段ノズル８４と第２段ノズル８６を有し、そして随
伴回転するように互いにボルト結合された第１羽根付き
段９０と第２羽根付き段９２とを具えた回転子８８を有
する。これらノズルと回転子いずれも冷却されない。

回転子８Ｂは軸組立体９４にボルト結合されておシ、軸
組立体９４はテーパドラン）’Ｍ９６．９ｇとスラスト
軸受１００とＫよって回転自在に支持されておシ、軸継
手１０２を介して出力軸組立体１０４に結合されている
。該出力軸組立体１０４Ｆｉ、発電機、ブースタ圧縮機
、機械的駆動装置またはその他の被動装置のための入力
を提供する。

ガスタービン・エンジン１０のもう一つの主要構成要素
は、出力タービ７４Ｂから排出されるガスのための排気
ダクト１０６である。

以上において説明されたガスタービン・エンジン１０の
細部は、はとんどの場合、本発明の実施に無関係である
。したがって、それらは本発明の背景を提供するため、
そして本発明の理解を容易にするために必要とされると
きにのみ説明されるであろう。

次ぎに、第２図及び第７図を主として参照すると、液′
体燃料は、液体燃料供給装置１０８によつてガスターＣ
ン・エンジン１０の燃ｍ器３２へ供給される。液体燃料
供給装置１０８は上マニホルｒ１１０と、下マニホルＰ
１１２と、噴射ノズル１１４とを含み、噴射ノズル１１
４は燃料管１１６を通じて上マエホルＰ１１０から、燃
料管１１８を通じて下マニホルド１１２から、それぞれ
、燃料を供給される。燃料は燃料管１２０，１２２を通
じて上マニホルド１１２へ供給され、下マニホルＰ１１
２と燃料管１２２との間に延在する燃料管１２４を通じ
て下マニホルド１１２へ供給される。逆止め弁１２６が
後に明らかＫなる目的のために燃料管１２４に組込まれ
ている。

燃料供給装置１０８Ｆｉ、さらに、下マニホルド１１２
と燃料管１２２との間に接続された燃料戻し管１２８を
有し、咳管１２８には第２の逆止め弁１３０が組込まれ
ている。

前記上マニホルド１１０と下マニホルド１１２は、「ス
プリット・マニホルド」と呼称されるものを共同して構
成する。これらマニホルドはともに半円形であ夛、共同
して燃焼器３２のケーシング３４を同心的に囲んでいる
。かくの如き関係にこれら上下のマニホルｒはブラケッ
ト１３２によって互いに固定されているが、これらブラ
ケット１３２の構成は本発明が関するかぎシ特［１１１
１Ｅでない。

液体燃料を上下マニホル゛ｒから燃料噴射ノズル１１４
へ通す燃料管１１６，１１８は、マニホルドから噴射ノ
ズルへ本質的に互いに等間隔を以てうに管状の継手１３
４によってマニホルドに接続されている。継手１３４の
孔１３６と、継手１３４が接続されるマニホルドの孔１
３８は、マニホルｒと燃料管１１６，１１８との間に連
通を確立する。

それを通じて燃料が上ｗ＝ホルト１１０へ供給される燃
料管１２２は、上マニホルＰ１１０と同様に１概ね円弧
状の形状にされている。該管１２２け下マニホルド１１
２から同心に離されてそれを囲んでいる：その上端１４
０，１４２は、燃料供給装置の対向端において、上マニ
ホルＰ１１０の下端１４４．１４６に結合されている。

それＫよって燃料管１２２が燃料を供給される燃料管１
２０は、燃料管１２２とその底端において、即ち燃料管
１２２の上端１４０と１４２との中間で連絡する。

特に始動時において存在する低燃料圧力状態下において
は、もし簡単なリング型のマニホルｒが噴射ノズルへ燃
料を供給するために使用されるならば、燃料供給装置に
おける液圧ヘッドＨは、燃料が燃焼器３２の底に近い燃
料噴射ノズル１１４に、最上方の噴射ノズルよ〕も着し
くよシ急速に到達するという結果を生じるであろう。か
くの如き不均衡な燃料流量分配は１図示された液体燃料
供給装置１０８においては、燃料管１２４と逆止め弁１
２６とを以て構成される流量均衡手段によって原著に減
じられる。

明細に説明すると、燃料管１２４は下マニホルド１１２
の上端１４８と１５０との概ね中間において燃料管１２
２と下マニホルド１１２との間に接続される。それＫよ
って、液体燃料は管１２２から燃料管１２４を通じて下
マニホルｒ１１２内に流れ込むとともＫそれを通って互
いに反対の方向に流れる。

燃料が前述方向に流れることを許すように向かされてい
る逆止め弁１２６゛は、燃料管１２２内の圧力が燃料供
給装置全体の液圧ヘラｐ　ａの−に達するとき開くよう
にセットされる。それによって下マニホルド１１２の底
における燃料圧力が減じられる。従って、骸マニホルド
を垂直方向における圧力（逆止め伸出ロ圧カー百）は上
マニホルｒ１１０及びその燃料供給管１２２における圧
力（１２２内の管圧−Ｈ）Ｋ、別の方式の場合に比較し
、より近似的に等しくなる。

また、このように燃料供給装置１０８における液圧ヘッ
ドの効果を減じることによって、上述された構成は、該
燃料供給装置を組込まれるがスター♂ｙ・エンジンの作
動間、異なる高さにおける燃料噴射ノズルに対する燃料
のよシ均一な流れを生じさせる。また、上記構成は、よ
り効率的な燃焼レベルと、よ）低い放出物レベルとを生
じる。

前記燃料供給装置１０８のもう一つの特徴即ち燃料戻し
管１２８は、前記燃料供給装置を組込まれるガスタービ
ン・エンジンがその作動を停止されるとき、燃料が下マ
ニホルド１１２から流れ出て燃料管１２２，１２０内へ
戻され得るように配設されている。燃料戻し管１２８に
設けられた逆止め弁１３０は、燃料を骸方向に流すよう
に向かされている。エンジンが作動し燃料が燃料管１２
０゜１２２を通じてそれに供給されているかぎシ、燃料
管１２２内の圧力は、逆止め、弁１２６における圧力低
下によって下マニホルド１１２内の圧力に比べ高い：従
って逆止め弁１３０は閉じた状態に保たれている。しか
し、エンジンの作動が停止されるとき、燃料管１２０　
、１２２内の圧力は低下する：従って、下！ニホルド１
１２内の燃料における液圧ヘッドは逆止め弁１３０を開
かせ、それによって燃料は燃料戻し管１２８を通じて下
マニホルド１１２から流れ出ることを許される。

前記液体燃料供給装置のその他の細部は、１９８０年１
２月８日Ｒ，Ｌ、フォーフナ−ほかによって出願された
米国特許願第２１４，３２１号に開示されている。該出
願発明は本願の発明の譲受人に醸渡されておシ、本明細
書に引用によって包含される。

第２図に示されるとと〈゛、燃焼器３２は円形の横断面
を有する。燃料噴射ノズル１１４けケーシング３４ＫＧ
って本質的に等しい間隔を有する褒状排列を以て隔置さ
れ、噴射ノズルの吐出し端即ち下流端は燃焼器３２の内
側に位１され、霧化された燃料を該燃焼器３２内に射出
するようにされている。

燃料噴射ノズル１１４は空気プラスト型である。

ノズルへ供給された燃料は、ガスタービン・エンジン１
０の圧縮機１２から排出される空気によって霧化され、
そして適量の空気と混合され、次いで燃料・空気混合物
は燃焼器３２内に吐出される。

再び図面を参照すると、第４図〜第６図は前記燃料噴射
ノズル１１４０１個をさらに詳細に示している。燃料噴
射ノズル１１４は、ガスタービン・エンジン１０の燃焼
器３２内へ液体燃料を導入するため使用される液体燃料
供給装置１０８の構成部品である。既に述べたごとく、
そして後に詳細に説明されるように、これらと同じノズ
ルは、天燃ガスまたは下水ガスの如き気体燃料を燃焼器
内に代替的に、または同時的に、導入するためＫも使用
され得る。

図示された燃料噴射ノズル１１４は、細長い。

円形断爾を有する軸１５６と、ノズル本体１５８と、囲
い部材即ちシエラウＰ１Ｂ０．１６２とを有し、これら
ノズル本体１５Ｂと囲い即ちシュラウド１６０　、１６
２は軸１５６に対して直角に向かされている。ノズル本
体１５８はその上流端において軸の内端を通って円筒形
の孔１６４内に延び、ろう付によって軸１５６に結合さ
れている。

前記囲い即ちシュラウド１６０はノズル本体１５８とそ
の下流端即ち吐出し端において協働して液体燃料のため
の環状射出通路１７２を形成する。囲い即ちシュラウド
１６０の上流端はノズル本体１５８を包囲し、典型的に
は例えばろう付によってノズル本体１５８に固着されて
いる。

第２の囲い即ちシュラウド１６２Ｆｉノズル本体１５８
と第１の囲い即ちシュラウド１６０とを同心的に包囲し
、それらと協働して気体燃料のための環状通路１７６を
形成する。

第２の囲い即ちシュラダド１６２は、その上流端におい
て、燃料噴射ノズルの軸１５６の内端に設けられた環状
の凹所１７８に嵌合して該軸に固着されている。

第２の囲い即ちシュラウｒ１６２け、その前端即ち排出
端において、互いに等角度で離されて放射状に延びる補
助空気旋回羽根１８２（それらのうち、２個が図示され
ているに過ぎない）の一群を支持する。円筒形の補助空
気囲い即ちシュラウド１８４が前記旋回羽根１８２を包
囲し、それらＫよって支持されている。

前記補助空気囲い即ちシュラウド１８４は互いに等角度
で離されて放射状に延びる旋回羽根１８６の一群を支持
する。第４図においてそれら旋回羽根１８６の２個が図
示されている。

以上説明された構成部品を支持する軸１５６は、前記ノ
ズル本体１５８を受ける孔１６４が形成されている内側
構成要素１８８と、該要素を包囲する熱シールド１９Ｇ
と、取付板１９２とを以て構成される。第４図に明示さ
れるごとく、内側構成要素１８８の外面１９４は、燃料
噴射ノズルの軸１５６の長さの大部分１Ｂって引っ込め
られている。このことは、熱シールド１９０と協働して
、停滞空気空間１９６を画成する。該空間１９６は。

燃料噴射ノズルの外部における上昇し九周囲温度から内
側構成要素１８８とそれを通って流れる燃料とを絶縁す
る。

取付板１９２は、燃料噴射ノズルの軸１５６上の環状の
フランジ１９８によって、該軸１５６上に配置されて、
それに沿って固定されている。

液体燃料、気体燃料及び始動時、における霧化の促進に
用いられる補助空気のための長手方向に鴬びる通路（図
示されていない）は、燃料噴射ノズルの軸１５６内に形
成されている。液体燃料のための前記通路内に導入され
る燃料は、該通路を通シ、次いで、前記ノズル本体１５
８内の燃料分配オリアイス（図示されていない）を通っ
て前記ノズル本体と前記シュラウ）”１６０との間の液
体燃料排出通路１７２に流入する。

燃料噴射ノズルの軸１５６内の気体燃料のための通路は
、その内端において噴射ノズルの排出端に向かって傾斜
されている。そζにおいて、該通路は前記ノズル本体１
５８と前記シュラウド１６２との間に形成された環状の
気体燃料通路１７６と連絡する。

前記ノズル軸１５６内に導入される補助空気は、該ノズ
ル軸１５６から、傾斜通路２１８を通って主空気通路２
２０に流れ込む。該空気通路２２０は前記ノズル本体１
５８の端から端まで延在し、該ノズル本体１５８の軸方
向中心線と凝固心に位置されている。

主空気は、また、前記ノズル本体１５８の上流に設けら
れた入口２２２を通じて主空気通路２２０内に導入され
得る。該通路２２０内に導入される主空気に回転成分を
付与するために、前記ノズル本体１５８の上流端の凹所
２２６に渦形成器２２４が配置される。

次ぎに主として第５図を参照すると、液体燃料、気体燃
料及び補助空気は、それぞれ、管継手２３４゜２３６．
２３８を通じて前記ノズル軸１５６内の通路に導入され
る。これら管継手の細部と、それらがノズル軸１５６内
の関連通路と連絡する態様は、本発明の構成部分ではな
いから、それらの細部はとこでは取シ上げられない。

それを介して液体燃料が前記燃料噴射ノズル１１４に達
するシステムは既に説明されたとおシである。次ぎに第
７図を参照すると、気体燃料は円形マニホルｒ２６８を
介して燃料噴射ノズル１１４へ供給される。該円形マニ
ホルド２６８Ｆｉ燃焼器３２のケーシング３４を包囲し
、そして該ケーシング３４によって支持されている。た
がいに郷角度でケーシングの周囲圧隔置された管２７０
によって円形マニホルド２６８は複数個の燃料噴射ノズ
ル１１４に接続されている。

［７図に示されるように、ガスタービン・エンジン１０
は、環状の空気補助マニホルド２７２をも配設されてい
る。気体燃料マニホルド及び液体燃料マニホルｒと同様
に、空気補助マニホルｌ’２７２は燃焼器ケーシングを
包囲し、そして該ケーシングによって支持されている。

該マニホルド２７２はたがいに等角度で隔置さ・れた一
群の空気供給管２７４によって複数個の燃料噴射ノズル
１１４の管継手２３８に接続されている。

さらに図面を参照すると、第８図には燃料噴射ノズル１
１４が燃焼器ケーシング３４から支持される態様と、燃
焼器空気が燃焼器３２へ供給される態様とがさらに詳細
に示されている。

第８図に示される燃料噴射ノズル１１４は、燃焼器ケー
シングの開口２７６を通って半径方向へ延び、その取付
板１９２ａケーシング３４の外面ニ装置されている。燃
料噴射ノズル１１４ｈｓルト２７８によって適所に固定
され、圧縮機から排出される空気がケーシング３４と取
付板１９２との間の接続部を通じて逃げるのを防ぐため
シール２８０が配置されている。

図示された燃焼１８３２Ｆｉ褒状型である。燃焼器３２
＃ｉ外シユ９ｆ）ド２８４によって包囲された円形断面
を有する外ライナ２８２と、内シュラウド２８８を包囲
する同心配置された円形断面を有する内ライナ２８６と
を有する。

燃焼器３２の上流端において、前記外ライナ２８２と内
ライナ２８６との間の褒状のヤヤッゾには環状の概ねＵ
字形の断面を有する燃焼ｒ−ム２８Ｇが渡設されている
。さらに、燃焼器の上流端において、燃料噴射ノズル１
１４の位置に対応する場所に、燃焼空気入口案内部材２
９２と円形の摺動シール板２９４とが配置されている。

以上において説明された燃焼器３２の細部は本発明の構
成部分ではなく、従って、それらは以下において本発明
の理解を促進するための必要に応じてのみ言及されるで
あろう。

さらに第８図を参照すると、ノズル本体１５８と囲い即
ちシェラウド１６０，１６２とを以て構成される、燃料
噴射ノズル１１４の、長手方向に鷺びた内部分は燃焼空
気入口案内部材２９２の中心開口２９８を通り、次い で摺動シール板２９４の中心開口３００を通って蔦びる
とともに、燃料噴射ノズルの補助空気シュラウＰ１８４
と摺動シール板２９４との間に環状の通路３０２を画成
する。複数個の旋回羽根１８６が渡設されていて、前記
通゛路３０２を通じて燃焼器３２内へ燃焼空気に回転成
分を付与するようにされている。

次ぎに主として第４図、第６図及び第８図を参照すると
、燃料噴射ノズル１１４内に導入される液体燃料は、既
に説明されたように、ノズル本体１５８とシュラウｒ１
６０との間の排出通路１７２内に流入する。シュラウド
１６０の排出端３０４は内方へ細まシ、ノズル本体１５
８の排出端３０６は調和する形状にされている。従って
、液体燃料は燃料噴射ノズル１１４の長手方向延長部分
の軸方向中心１１３０８へ向かって薄膜の形式で燃料噴
射ノズル１１４から射出される。

前記薄膜状の液体燃料はノズル本体１５８を通る主空気
通路２２０から排出される旋回する高速の主燃焼空気に
よって接触されて霧化され、空気は霧化が進むＫし九が
って燃料と混合する。

補助燃焼空気は空気入口案内部材２９２を通ってそれか
ら第６図に矢印３１０によって示される方向に流れ、そ
して旋回羽根１８２を通過する。

これら旋回羽根は、従って、補助空気に回転成分を与え
る。補助空気シェラウド１８４は内方へ傾斜した褒状リ
ッジ３１２を有する。従って、旋回する補助燃焼空気は
内方へ導かれて、混合する霧化燃料と主燃焼空気と接触
する。このことは液体燃料の霧化を促進するとともに、
燃焼混合物における霧化燃料の分配を促進する。

生じる燃料・空気混合物は、次いで、急速く膨張し、旋
回羽根１８６が配置されている通路３０２から出現する
回転する空気と接触する。これは効率的な燃焼に６！Ｐ
ｌ！とされる空気・燃料（即ち最適組成）比を生じる。

それはまた効率的燃焼に要求される燃料空気混合物旋回
角と、燃焼器３２内における混合物の分配及び再循環を
生じる。

既に述べたように、主及び補助燃焼空気と、旋回羽根１
８６によって旋回環状体に形づくられる空気は圧縮機１
２の排出側から取込まれる。−そう明細に説明すると、
圧縮機１２から排出される空気は、末広ディフューザ２
８を通って流れ、次いで空間３０の前部内に投入される
とともに、空気の流速を減じる。空間３゛０から、空気
は空気入口案内部材２９２を通って流れ、且つ、燃焼器
３２の外ライナ２８２と内ライナ２８６に対し熱交換関
係に流入するとともにこれら構成要素２８２゜２８６を
冷却する。本発明の構成部分ではない圧縮機・燃焼器界
面の細部は、１９７９年９月１１日付を以てウオシカほ
かに付与された米国特許第４．１６７．９０７号に開示
されている。該特許は本願発明と同じ醸受入に醸渡され
ておシ、引用によってここに包含される。

前述したごとく、圧縮機排出圧力は、始動時に前記機構
を介する液体燃料の適正な霧化を保鉦するのに充分なく
らい高くなく、既述のごとく、補助空気が管継手２３８
を介して燃料噴射ノズル１１４内に導入される。

第９図は霧化補助空気を供給するのに使用されるいくつ
かの装置の一つを概略的に示している。

第９図に示される推奨装置３１４はディーゼル・エンジ
ン３１８によって駆動される空気ポンプ３１６を有する
。空気はフィルタ３２０を通じて吸込まれ、次いで管３
２２，３４４を通じて、それぞれ、補助空気！ニホルド
と、始動間に燃料に点火するため設けられたトーチ型点
火器（第８図参照）とに供給される。

再び第４図％第６図及び第８図を参照すると、気体燃料
の使用時における燃料噴射ノズルの作用は、液体燃料の
使用時における既述作用と同等である。°しかし、気体
燃料の場合、燃料は燃料噴射ノズル１１４から、該ノズ
ル１１４の下流端に在る半径方向内方へ指向されて互い
に等角度に離された複数個の４−）３２８を通じて、該
気体燃料１１□ がシュラウド１６０のりツゾに突き当ることなく主及び
補助燃焼空気の旋流と混合することを可能にする運動量
を以て排出される。このことが重要とされる理由社、ノ
ズル１１４のリップまたはその他の構成要素に対する突
き当シが、流れの妨害を惹起し、従って、燃焼過程の効
率の低下を招くことに在る。

気体燃料と主及び補助燃焼空気流との接触によって作ら
れる混合物は、次いで、液体燃料・空気混合物の場合と
同様に、半径方向外方に膨張するとともに、旋回羽根１
８６を通じて排出される旋回する空気と接触する。その
あと、液体燃料の場合と同様に、前記混合物が燃焼器３
２の燃焼区域に達するとき、正しい燃料比を有し、且つ
、効率的燃焼に必要な旋回角、分配及び再循環を有する
混合物が形成される。

以上において燃料噴射ノズル１１４け、ガスタービン・
エンジン１０が液体燃料のみを用いて。

または、気体燃料のみを用いて運転されるものとして説
明された。しかし、これは必要条件ではなく、本ノズル
１１４は、もし希望されるならば、両種類の燃料を同時
に供給するように使用され得る。

本発明はその本質的特徴の精神から逸脱することなしに
その他の特別の形式で実施され得る。従って、開示され
た実施例は、すべての点において、制限的ではなく単に
例証的なものと見なさるべきであ）、本発明の範囲はこ
ζに記−された説明によってでは６く、特許請求の範囲
によって限定され、従って、これら請求の範囲の真意並
びに同等範囲内に入るすべての変更は本発明に包含され
ることが意図される。

【図面の簡単な説明】

第１ム図と第１Ｂ図は、本発明の原理を実施するためそ
れに従って製作された複式燃料供給装置及び複式燃料ノ
ズルを装置され得るがスターピノエンジンの側面図であ
って部分的に断面を以て示されている図面：第２図は第
１Ａ図及び第１Ｂ図に示されたガスターｅｙ・エンジン
の燃焼器と、鋏燃焼器に液体燃料を供給するための’ｖ
＝ホルｒと燃料管とを含む液体燃料供給機構とを示した
概略図；第３図は第２図の３−３線に実質的に沿って取
られた液体燃料供給機構の若干の構成要素の部分断面図
：第４図は本発明の原理に従って製作された複式燃料噴
射ノズルの縦断面図：第５図は第４図に示された断面に
対し実質的に直角に取られた前記ノズルの入口端の部分
側面図：第６図は第４図の一部分を拡大して示した断面
図；第７図は燃料噴射ノズルに対し気体燃料、液体燃料
及び始動間に液体燃料の霧化を補助するための圧縮空気
を供給するため使用される、溶料供給機構に組込まれた
マニホルＰ及び関連燃料管を示すとともに燃焼器の外観
を示した側面図：第８図は第１Ｂ図の一部分を拡大した
図面図であり、ガスタービン・エンジン燃焼器の上流端
部と、本発明の原理を実施された燃料噴射ノズルの１個
であって前記燃焼器内へ燃料を導入するのに使用される
ものとを示す部分断面図：第９図は燃料噴射ノズルへ補
助空気を供給する機構の一推奨例を示した概略図である
。 図面上、１０は「ガスタービン・エンジン」：１２は「
圧縮機」：１４は「入口Ｊ：１６は「入口案内羽根」：
１８け「固定子」：２０は圧縮機ハウジングに２２Ｆｉ
ｒ回転子」；３２は「燃焼器」：３４はｒケーシング」
：４２け「ノズル・ケーシングＪ　：４４け「タービン
・ハウジング」：４６は「ガス発生機ターＣン」：４８
は「出力タービン」；５４は「回転子Ｊ：５２，５０け
「ノズルＪ：１０６は「排気ダクトＪ　：１１０は「上
マニホル）”に１１２け「下マニホルドＪ：１１４け「
噴射ノズルＪ　：１１６，１１８は「燃料管」；１２０
．１２２け「燃料管Ｊ：１２４は「燃料１；１２６．１
３０は「逆止め弁Ｊ：１２８は「燃料戻し管」を示す。 代理人　浅　　村　　　皓 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　細長い円筒形の本体と：該本体を通って延び
   てその一端Ｋｌ＠口する。中心に配置された主空気通路
   と：＃主空気通路を同心包囲しそれと同じようＫＩｆｌ
   記本体の一端に開口する褒状の液体燃料通路と：前記円
   筒形の本体を包囲して前記液体燃料通路を同心包囲する
   気体燃料用環状供給通路を前配本体と共に画成する気体
   燃料シェラウドと：前記気体燃料のために前記円筒形の
   本体の前記一端Ｋｌｌ状に整列した複数個の排出ボート
   であって前記円筒形の本体の軸方向中心線へ向かって傾
   斜されているものとを含む空気シラスト型の複式燃料噴
   射ノズル。 （２）　　ｊｌ？許請求の範囲第１項記載の複式燃料噴
   射ノズルにおいて：前記円筒形のノズルの本体に通路を
   有し、始動間に該通路を通じて圧力下の空気が前記主空
   気通路内に導入されて液体燃料の霧化を促進するように
   構成された、空気プラスト型の複式燃料噴射ノズル。 （３）　　＃許請求の範囲第１項記載の複式燃料噴射ノ
   ズルにおいて：＃記シュラウｒの周囲に補助空気通路を
   形成する空気シュラ゛つｒを有し、該通路が、その排出
   側において、前記円筒形のノズル本体の軸方向の中心線
   へ向かって該本体の一端において且つそれを越えて傾斜
   している、空気プラスト型の複式燃料噴射ノズル。 （４）圧縮機と；該圧縮機を駆動し且つ有効形式の運動
   エネルヤを生じるタービンを；該タービンを駆動する熱
   ガスを発生させる燃郷器と；該燃焼器へ気体燃料または
   液体燃料の何れかを、または両方を選択的に供給する装
   置とを有し；該燃料を供給する装置が、空気プラスト型
   の一連の燃料噴射ノズルと、液体燃料と気体燃料を前記
   ノズルへ供給する装置とを有し、前記燃料噴射ノズルが
   、おのおの、細長い円筒形の本体と：前配本体を通って
   延びてその一端に開口する、中心配置された五空気通路
   と：ｌ！＊ｌ中＊通路を同心包囲しそれと同じように前
   記本体の一端に開口する褒状の液体燃料通路と；前記円
   筒形の本体を包囲して前記液体燃料通路を同心包囲する
   気体燃料用環状供給通路を前記本体と共Ｋｆｌｌ成する
   気体燃料シュラウｒと：前記気体燃料の九めに前記円筒
   形の本体の前記一端Ｋｌｌ状に整列した複数個の排出ボ
   ートであって前記円筒形の本体の軸方向中心線へ向かっ
   て傾斜されているものとを含むガスタービン・エンジン
   。 （５）　　特許請求の範囲第４項記載のガスタービン・
   エンジンにおいて：＃記複式の燃料噴射ノズルが、おの
   おの、前記円筒形のノズルの本体に通路を有し、始動間
   に該通路を通じて、前記圧縮機から独立している給源か
   ら供給される圧力下の空気が前記主空気通路内に導入さ
   れて液体燃料の霧化を促進するように構成されているガ
   スタービン・エンジン。 （６）特許請求の範囲第４項記載のガスタービン・エン
   ジンにおいて：前記複式の燃料噴射ノズルが、おのおの
   、前記シュラウドの周囲に補助空気通路を形成する空気
   シュラウｒを有し、該通路がその排出側において前記円
   錐形のノズル本体の軸方向の中心線へ向かって該本体の
   一端において且つそれを越えて傾斜しているがスタービ
   ン・エンジ４（７）　　特許請求の範囲第６項記載のガ
   スタービン・エンジンにおいて：前記複式の燃料噴射ノ
   ズル力ζおのおの、前記補助空気通路を包囲する装置で
   あって該通路に供給されてそれを通って流れる空気を旋
   回させ、それによって、前記ノズルから排出される燃料
   の燃焼によって生じる火災を安定させるように構成され
   たものを有するがスタービン・エンジン。 （８）特許請求の範囲第４項記載のガスタービン・エン
   ジンにおいて：前記複式の燃料噴射装置が互いに等間隔
   に離されて円周方向に整列されてお＃）：前記燃料噴射
   装置へ液体燃料を供給する装置が、弧形にされた上燃料
   マニホルドと下燃料マニホルｒであって共同して本質的
   に円形状を形成するものを有し：前記等間隔に離されて
   円周方向に整列された燃料噴射装置が前記上下のマニホ
   ルドによって形成される円内に同心的に離されて位置さ
   れ：さらに前記燃料噴射装置へ液体燃料を供給する装置
   が、前記上下マニホルｒのおのおのＫよって囲まれた前
   記燃料噴射装置を、前記上下１ニホルｒＫ添って概ね等
   間隔に離され九位量において前記上下マニホルドに結合
   する燃料管と：前記上マニホルｒへその両反対端に訃い
   て燃料を供給する装置と：前記下マニホルドの両端間の
   概ね中間において前記燃料供給装置と前記下マニホルｒ
   との間に結合された燃料供給管と；前記燃料が前記上下
   マニホルーを通じて同等に近い率で分配されるのに有効
   な圧力低下を生じさせるため前記燃料供給管に設けられ
   九装置とを有するがスタービン・エンジン。 （９）　　特許請求の範囲第８項記載のガスタービン・
   エンジンにおいて：前記圧力低下を生じさせるため前記
   燃料供給管ＫＷ＆けられた前記装置が、燃料が前記燃料
   供給装置から前記燃料供給管を通じて前記下マニホルド
   へ流れることを許すように向かされている逆止め弁であ
   るガスタービン・エンジンＯ αＱ　特許請求の範囲第８項または第９項記載のガスタ
   ービン・エンジンにおいて：前記液体燃料供給装置が、
   それと組合わされている前記エンジンの作動停止と同時
   に前記下マニホルｒから燃料を排除する装置を有し；該
   装装置が前記燃料供給装置と前記下マニホルドとの間に
   前記燃料供給管に隣接して結合された燃料戻し管と、該
   燃料戻し管に設けられた逆止め弁とを以て構成され、該
   逆止め弁は、前記燃料供給装置内の圧力が前記下マニホ
   ルｒ内の圧力よりも低下するとき、燃料が前記下マニホ
   ルドから前記燃料供給装置内へ流れることを許すように
   向かされているガスタービン・エンジン。・ Ｈ特許請求の範囲第８項または第９項記載のがスタービ
   ンにおいて：前記液体燃料供給装置の前記燃料供給装置
   が、前記下マニホルｒを囲む第１の概ね半円形の燃料管
   であってその各反対端において前記上ｗ＝ホルトの各端
   に結合されたものと、前記第１の燃料管の前記反対端間
   の概ね中間において前記第１の燃料管と連通しているｌ
   ［２の燃料管とを含むガスター−）・エンジン。 （ロ）特許請求の範囲第４項記載のガスタービン・エン
   ジンにおいて：前記複式の燃料噴射装置へ気体燃料を供
   給する装置が前記ガスタービン・エンジン燃焼器を囲む
   円形の！ニホルドと、前記マニホルｒを前記燃焼器に結
   合する燃料管とを含むガスタービン−エンジン。