JPS589328B2 - ガスタ−ビン用燃料霧化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービン用燃料霧化装置に関し、特に詳
述すれば、空気旋回器を備えるガスタービン用燃料霧化
装置に関する。

ガスタービン燃焼室への燃料供給方式としては、従来、
圧力噴霧器と空気ブラスト霧化器を用いた方式がある。

圧力噴霧器を用いた燃焼室への燃料供給方式は、燃料に
圧力を加えてノズルから加圧燃料を噴射させ、それ自身
のエネルギーにより燃料を霧化させているが、高圧空気
下で、燃料シースにしぼみを生じ、噴霧器の中心軸附近
に燃料を片寄らせ、燃焼器出口の排煙濃度を増加させる
傾向がある。

一方、空気ブラスト霧化器を用いた燃焼室への燃料供給
方式は、燃料を、高速空気との相対速度の作用により霧
化させるもので、空気と燃料とが予混合されながら燃焼
室に入る。

このため、一様の燃料の分散をなし、燃料の燃焼室内で
の片寄り防止、排煙濃度の低減を図ることができる。

さらに、高い燃料圧力を必要とすることなく、しかも、
空気と燃料との予混合により輝度の低い青色炎を呈する
ため、燃焼室壁のふく射熱による焼損防止、燃焼領域の
短縮化、燃焼室壁のカーボン堆積の防止、燃焼出口の温
度分布を容易に制御でき、タービン翼の寿命を延ばすこ
とができる。

しかしながら、空気ブラスト霧化器を用いる燃焼方式を
ガスタービン燃焼器に応用する場合、霧化器周辺が、空
気の高速下になるので、火炎の安定性能が低下する傾向
にあり、このため、燃料と空気との予混合気を、空気旋
回器に通し、渦の流れとして、燃焼室に送り安定した連
続着火を行なっている。

例えば、特開昭４７−１４５１号に開示される方式に此
、内部空気通路を郭定白妬壁の内壁より、燃料を内部空
気通路に送りが、燃料を薄い連続的なシート状に拡散さ
せ、壁の内外に設けた空気旋回器により形成された高速
な渦の空気流によって霧化器出口で燃料を霧化させてい
る。

又、英国特許第１，０３１，１８４号の方式では、空気
通路の中央部に位置するノズルより燃料を空気通路中に
噴射すると同時に霧化板に衝突させ、燃料の霧化と拡散
を行なった後、空気通路出口部の空気旋回器により燃料
の一層の霧化と燃焼室内への燃料供給をなしている。

上述した従来技術に共通する構成は、空気流への燃料供
給後、空気旋回器により予測合気を渦の流れとしている
が、この方式は、必ずしも、燃料と空気の予混合が充分
に成されず、火炎安定に欠ける面がある。

本発明は、上述した問題に着目して開発されたもので、
旋回空気中に燃料を噴射させ霧化させ、さらに、別の渦
流れ空気中に入り、混合の迅速化と火炎の安定化を図る
ようにしたものである。

かくして、本発明の目的は、燃料と空気の混合の促進、
再循環流れの強化および火炎の安定化を図るガスタービ
ン用燃料霧化装置を提供することにある。

本発明の好ましい実施例を添付図面と関連させて述べる
。

第１図に、航空エンジン用アニュラ型燃焼器に、本発明
の一実施例によるガスタービン用燃料霧化装置を装着し
た例を示す。

燃料供給管１を、純頭形分流板４の入口部に位置させ、
その先端に、メインノズル２とプライマリノズル３とを
有する燃料ノズル管１５を固定させる。

離間した複数個のメインノズル２は、燃料ノズル管１５
の先端より内方に位置し、図示しないが、その先端方向
に傾斜させる。

分流板４の適所には、その内方へ突出するように熱遮へ
い板１２と隔壁板１３とを常法に従い固定し、さらに、
その内端に、二次旋回器１１を固定させる。

二次旋回器１１の内周には、円筒７が固定される。

円筒７の先端は、ノズル管１５の先端とほぼ同平面をな
し、その他端がメインノズル２より上流に位置し、加え
て、円筒が、ノズル管１５との間に、霧化室１６を形成
するよう配置させる。

円筒Ｉの入口部内端に、一次入口症回器５を固定する。

円筒７の出口部には、一次出口旋回器９が固定され、さ
らに、該一次出口施回器９は、該旋回器９とノズル管１
５との間に固定された絞り器８と一体構造になっている
。

絞り器８は、下流に向って末広がりな部分と該末広がり
部分に連続する円筒部とを有し、該円筒部に一次出口旋
回器９が位置する。

この絞り器８の末広がり部分が、軸流型一次出口空気旋
回器の上流側に配することにより、混合気の流れを円滑
に加速させてよどみを無くすと共に、その流速を火炎伝
播速度よりも大きくすることができるので、メインノズ
ルからの燃料が霧化室内で滞溜し、自発火するのを防止
できる。

これは、霧化器の寿命を著しく延ばし、又、耐久性を向
上させ得る。

上述した例において、燃料は、燃料供給管１を通って、
燃料ノズル管１５に供給される。

一方、空気は、分流板４により配分され、円筒Ｔの入口
部に位置する一次入口旋回器５と、分流板４とノズル管
１５との間の二次旋回器１１へと供給される。

一次入口旋回器５を通過した空気は、旋回しながら、霧
化室１６内に入る。

霧化室１６内の旋回空気流６は、メインノズル２から噴
射された燃料と混合し、燃料を霧化させながら、燃料の
空間的な均一化を行なう。

霧化室１６内の混合気は、一次出口旋回器９に入り、再
度、その旋回が強められる。

又、二次旋回器１１方向へと分流されよ二次旋回器用空
気流１０は、該二次旋回器１１により、渦流れとなって
、燃焼室へ送給されるが、この際、霧化室１６内で予混
合され、一次出口旋回器９でさらに強い旋回流とさせら
れた一次旋回流が、二次旋回器１１による渦流れ内に入
り、両者の流れの内に形成される強い乱れを有する境界
面で、両流れの混合が迅速に成され、火炎の安定性及び
燃焼効率を向上させることができる。

又、プライマリノズル３は、燃焼器の着火時のみに用い
ら札ノズル管１５は、公知の構成のものを用いることが
できる。

以上から明らかなように、本発明においては、メインノ
ズルを少なくとも囲続し且つノズル管との間に霧化室を
形成する円筒を配し、円筒の入口空気旋回器を設け、加
えて、ノズル管の出口外周部に二次空気旋回器を設けた
ことにより、メインノズルからの噴射燃料を、一次入口
空気旋回器により旋回させられた円筒内の旋回空気流に
より一層霧化し、均一に空間内に分散させ、空気との予
混合をなし、燃焼室に噴出させ、しかも、この際一次旋
回流と同一方向の二次旋回流を附加させることができる
ため、混合、保炎性能を向上させることができる。

絞り器の末広がり部分を軸流型一次出口空気旋回器の上
流側に配することにより、混合気の流れを円滑に加速さ
せてよどみを無くすと共に、その流速を火炎伝播速度よ
りも大きくすることができるので、メインノズルからの
燃料が霧化室内で滞溜し、自発火するのを防止できる。

これは霧化器の寿命を著しく延ばし、又、耐久性を向上
させ得る。

さらに、本発明においては、霧化室の内部で、ノズルか
らの燃料が壁面衝突および旋回流の両作用を受けて霧化
されるので、燃料の一様な分散と高い燃焼安定性が得ら
れ、又、旋回空気流と燃料予混合は、火炎輝度の低いス
スの少ない青色炎を作り、短かな火炎となし、又、排煙
濃度を相当に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実症例によるガスタービン用燃料霧
化装置をアニュラ型燃焼器に装着した場合の断面図であ
る。 １……燃料供給管、２．３…一ノズル、４…一分流板、
５……一次入口空気旋回器、７一−円筒、８ｍ…絞り器
、９……一次出口空気旋回器、１１一一二次空気旋回器
、１６…一霧化室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 分流板の入口部に位置する燃料供給管と、メインノ
   ズルとプライマリノズルを有し且つ前記燃料供給管の先
   端に設けられた燃料ノズル管と、前記燃料ノズル管の先
   端の外周に位置しかつ下流に向って末広がりな部分と円
   筒部を有する絞り器と、前記燃料ノズル管の一部を囲繞
   する円筒と、前記円筒の一端と前記絞り器円筒部外周面
   との間に固定された軸流型一次出口空気旋回器と、前記
   円筒の他端と前記燃料ノズル管の外周との間に固定され
   た軸流型一次入口空気旋回器と、前記円筒の外表面に且
   つ前記軸流型一次出口空気旋回器と同心円関係に固定さ
   れた混流型二次空気旋回器とを有し、前記燃料ノズル管
   と前記円筒との間に、一端が前記軸流型一次入口空気旋
   回器を介して前記分流板の開工部側に且つ他端が前記軸
   流型一次出口空気旋回器を介して燃焼室側に開放する霧
   化室が形成され、前記メインノズルの燃料噴射孔が前記
   霧化室に向けられており、前記絞り器が前記軸流型一次
   出口空気旋回器の上流側に位置することを特徴とするガ
   スタービン用燃料霧化装置。