JPS59192831A - ガスタ−ビンの始動方法 - Google Patents

ガスタ−ビンの始動方法

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JPS59192831A
JPS59192831A JP6763283A JP6763283A JPS59192831A JP S59192831 A JPS59192831 A JP S59192831A JP 6763283 A JP6763283 A JP 6763283A JP 6763283 A JP6763283 A JP 6763283A JP S59192831 A JPS59192831 A JP S59192831A
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Hiromasa Hirakawa
平川 博将
Yasuyuki Sone
泰幸 曽根
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Nippon Tokushu Togyo KK
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Nippon Tokushu Togyo KK
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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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、発電用等に使用するカスタービンにおいて、
その始動時に噴射ノズルから噴出する燃料の微粒化を噴
射ノズルの振動によって促進するようにしたカスタービ
ンの始動方法に関する。
第1図はガスタービンの噴射装置Aから噴射する液体燃
料を供給するための油圧回路を示し、燃料タンクT内の
重油等の液体燃料は燃料ポンプPによって制御弁C及び
開閉弁Bを通って噴射装置Aから燃焼室R内へ微粒状と
なって噴出する。燃料ポンプPからの燃料の一部と、制
御弁Cからの〜・部は弁Eから前記燃料タンクT内に回
収される。この始動時において起動電動機によるタービ
ンの回転に伴って燃料ポンプPが駆動し噴射ノズルから
の燃料噴射を生ずるが、この始動初期の前記回路の各所
定位置での圧力と流z−1を定當状rE、 IIと比較
してみると以下の様になる。
前記数値によって明らかにされるように従来ガスタービ
ンの始動時においては、燃料ポンプか定格吐出圧及び吐
出量に達していないこと、並ひしこ液体燃料が低温であ
るためその粘度が大であること等によって、噴射ノズル
から吐出される燃料は、充分微粒化されず、このため着
火性が悪くかつ、噴射ノズルの目詰まり等を生じ易く、
その結果ガスターヒンの定常出力を得るのしこ時間がか
かったり、その着火初期に燃焼室内に滞留した燃料か一
気に燃焼して衝撃波を生じたりする等の欠ばJ、を生し
る。
本発明は前記欠点の除去を目的とするものでおって、振
動子によって振動する振動管を燃焼室内に突出し、前記
振動管の先端部に流路と連通ずる噴射ノズルを設けると
ともに、起動電動機の始動とともに、一定期間前記振動
子を駆動するようにし、始動期において燃料の微粒化を
噴射ノズルの振動によって促進するようにしたものであ
る。
第2図は本発明に使用する噴射装置Aの一例を示し、1
は燃焼室壁に形成した開[」に嵌着して固定する円筒状
のフランジであって、その内空内に細径の振動管2を挿
通してその先端部を燃焼室R内に突出し、該振動管2の
基端部に一体形成した大径のホーン3の前端面を前記フ
ランジ1の筒端に当てて固着する。前記ホーン3のさら
に後部には数枚の環状圧電素子5,5によって構成され
る積層圧電体4を配置し、金属性の筒状当接体7を当て
てボルト8を前記積層圧電体4、当接体7に通してホー
ン3に螺着し一体化する。前記環状圧電素子5は、各表
裏面に夫々電極か形成されていて、該環状圧電素子5.
5間の電極6a、6aを入力端とし、外端の電極6b、
6bをアースilH!Iとする。
前記振動管2の内部には、波路10か長手方向に沿って
形成されていて、ホーン3の側面に斜め方向力)ら螺着
した連結嘴11の流通路と連通ずる。
ざらに前記振動)92の先端部はノズル片15が当接さ
れ、前記振動管2の先端部周面と、ノズルJ115周面
に形成した螺子14.16に雌螺子リンク13を螺着す
ることにより、振動管2先端に脱、i′I呵能に固定さ
れる。前記ノズル片15は第3171でノJ<すように
、、先端外周に鍔17を、内部に円41内空19を夫々
形成されていて、さらにその下端面中心にl1ii記内
空19と連通ずる先細の噴射ノズル20を有する。
21は前記内空19に鑑′嵌状に内嵌する内筒であって
、振動子2の流路10の内径とほぼ等しい径の流路22
をその中心長手方向に形成し、さらに第41Δに明確に
示すようにその下端に前記ノズル」115の円柱内空1
9の内径よりも少し小径の渦流案内部Q、3を形成し、
前記の雌螺子リング13による連結に伴って、振動管2
先端で渦流案内部23ド面を噴射ノズル20の内面に圧
接する。
前記渦流案内8B 23は第3.4図で示すように、内
筒21の大径下端よりも少しFカ(>7.置で底壁24
が、没けられ、その上部周壁に渦流案内部23外周と内
空19内面とで形成される間隙Sに連通ずる四個の連通
孔25を穿設する。さらにその丁面には前記噴射ノズル
20の上端の最大径と内径の円満26を形成し、外周1
mと円満26とを接線方向の胴傾溝27によって連通ず
る。
かかる構成において、液体燃料は、前記した燃料ポンプ
Pによって、連結嘴11から流入し、流路10を通って
流路22に流入し、さらに連通孔25を通って間隙S内
に流入し、斜傾t+Yi 27から円満26内に入る。
このとさ、前記猛傾溝27はP−]溝26に対して傾斜
していて該液体は接線力向から流入するため、該円満2
6内で旋回流となって噴射ノズル20から噴出する。こ
の旋回IAj iljによって後記する振動と相俟って
微粒化か容易となる。
この液体燃料の噴射ノズルからの噴射初期において、前
記積層圧iL体4の電極6a、6aに交番′1シ圧を印
加すると、積層圧−1体4に1.に重圧の周波数と一致
した厚み方向の振動を生ずる。ところて その振11」
は、積層圧電体4の中心から軸方向に沿って正弦関数曲
線によって変化し、振動波の波長を入とすると、前記中
心η)らの離間距離が入、/’ 2 +n入(n;整数
)のところで振11」が最大となる。そこで振動管の先
端にある噴射ノズル20の振動を良好とするため前記中
心から噴射ノズル20までの位置までの距離を入/2と
略等しいように定めである。而て、積層圧電体4への電
圧の印加に伴って噴射ノズル20に振動を生しる。この
積層圧電体4への電圧の印加は、後記するように、起動
電動機Mの起動とともに施して、噴射ノズル20からの
燃料噴射初期においてのみ、振動’6’ l Oの先端
部に設けた該噴射ノズル20に振動を“Lするようにす
る。
前記実施例において圧電積層体4に換えて他の振動子を
用いてもよい。
′   第5図は前記噴射ノズル20に振動を付加ない
場合a)と、振動を付加した場合b)の噴射ノズル20
出口の噴出状!ムをポンプ圧Pがl Kg/c m’(
イ )   、   3’Kg7  c  m’   
(口 )   、   5Kg/cm’   (/\ 
)   。
7 Kg/ c m’ (ニ)である各場合について比
較した実験観察結果である。その結果においてI K、
/ Cm’ (イ)の圧力では振動を負荷しなlJ)場
合(a)においては着火不能であったが付加した場合(
b)では既に着火可能となった。振動?負荷しない場合
(a)においてはこの後5Kg/crrf(ハ)になっ
たとき初めて着火可能となった。また前記振動を負荷し
ない場合(a)では7 Kg、、’ Cm’ (ニ)で
ようやくその噴射が定常状yハ、となった。
第6図はこの関係を燃料の噴射角O(第5図(a)−(
イ)参照)と燃料ポンプPの圧力との関係において明ら
かにしたものである。すなわち第5図に示す観察結果か
らも明らかなように燃料が噴射ノズル20から微粒化す
ると拡散し易くなって噴射角0か人となるか、この噴射
角Oをプロットすることにより微粒化状態を知(1#シ
ようとするものである。この図より明らかなように、振
動を付加した場合(b)は、ポンプ圧I Kg/ c 
m’から8 Kg/ c m’にいたるまでその圧にほ
ぼ比例して噴射角Oが増大する。これに比して振動を付
加しない場合(a)は4Kg/cm″でようやく立ち上
がって9Kg/’cm2で定常となる。ここで第5図と
の知見との関係で噴射角θが20度になると着火iff
能となることが解る。またこの実験結果により、振動付
加の効果が明確になると共に、9 Kg/c m’以ト
においては振動を付加しなくても充分に微粒化できるか
ら、その振動付加は始動初期におり・て施せばよいこと
が分かる。
積層圧電体4の始動初期におけるタイミング制御につい
て以下説明する。
第7 INは、起動電動機Mと同期して制御するように
した機構を示し、起動スイッチSWのオン作動によって
起動原動機Mと積層圧電体4とに通電し、起動用タイマ
ーT1の30秒内外の設定時限消化に伴って前記起動電
動機Mと積層圧電体4との駆動を解除するようにしたも
のである。かかる機構によると、従来装置をそのまま使
用でき簡便 ″となる利点かある。
第8図は、積層圧電体4を起動電動機MのタイマーT1
とは別異の振動子用タイマーT2に接続したものであっ
て、起動スイッチSWのオン作動によって起動電動機M
と積層圧電体4を駆動し、タイマーT1の設定時限消化
に伴って起動電動機Mを駆動停止し、少し遅れてタイマ
ーT2の時限消化を生ずるようにして積層圧電体4を起
動電動機Mに遅延して停止するようにしたものである。
前記のように起動電動aMと同期するものでは、その起
動電動mMの駆動停止Fは通常はターピンの定格回転数
の略70%の回転になったときに駆動停止するように調
整されてあって、この状態では、噴射ノズル20から吐
出する液体燃料は、定常状態に達してはいない。そこで
本機構はタイマーT2を別個に設けて、ターピンの定格
回転数の略95%の回転になったときに積層圧電体4を
駆動停止するようにして、積層圧電体4の駆動停止タイ
ミングの適正化を図ったものである。
ところで、温度等の外部雰囲気や、カスクーこノの使用
年数等によってターピンの回転数か定格回転となる時間
にばら伺きかでてくる。このため前記構成のようにタイ
マーT2によって画一的に制iJ[lすると振動の「V
期件止を生ずる場合かでてくる。第914はかかる観点
から実際のターピンの回転数に対応して積層圧電体4の
駆動を制御するようにしたものであって、起動スインチ
SWのオン作動によって積層圧電体4を駆動し、ターピ
ンの羽根の通過速度を検出する等の手段で回転速度を検
出するピンクアンプにの、その所定回転速度の検出にと
もなって積層圧電体4を駆動停止するようにしたもので
ある。
未発明は前記の説明によって明らかにしたように、積層
圧tS電体等の振動子によって振動する振動箔2を燃焼
室R内に突出し、前記振動y 2の先端部に流路10と
連通ずる噴射ノズル20を設けるとともに、起動7E動
機Mの始動とともに、一定屑、切期間1j1」記振動−
fを駆動するようにしたから振動初期における液体燃料
の微粒化か促進されて。
’+’−M 、7.火かj+f能となる他、低質の液体
燃料を使用しても石火が円滑に施され、着火遅れによる
燃焼室R内の燃料か急激に燃焼することによって生しる
衝撃波の発生がなくなり静滑な初期燃焼を施すことがで
き、さらにまたその燃焼初期において不完全燃焼が可及
的になくなって燃費が向上する等の倹れた効果かある。
【図面の簡単な説明】
第1図はカスターヒンの油圧回路図、第2〜4図は本発
明に係る噴射装置Aの一実施例を示し、第2図は縦断側
面図、第3図はノズル部の拡大面[!J1図、第4Xは
内筒21の斜視図、第5図(イ)(ロ)、(ハ)は噴射
ノズル20からの燃料の噴射状態を示す比較図、第6図
は噴射角Oとポンプ圧pとの関係をボすグラフ、第7〜
9図は夫/ン振動子を駆動タイミング制御する機構を示
す概念ブロフク[Aである。 2、振動?64;積層圧電体 14.ノズル片20;噴
躬ノズル 23;渦流案内部 出願人    []本特殊陶業株式会社川崎重に業株式
会社。 柁 代理人 弁理士 松  油  〆4  多  男、夕第
30 第5図 (a)     (b) (a)      (b) (a)      (b) 手続補正書(方式) 1.・19件の表示 昭和58年特許願第67632号 2、発明の名称 カスタービンの始動方法3、袖1Fを
する者 ・11件との関係 出 願 人 住所 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号名称 IJ本
特殊陶業株式会社 代表名  小  川  修  次  外1名4、代理人 住所 名占屋市中区千代田3「目11番11号6、補1
■−の対象 明細占 7、補止の内容 明細;!ト第12頁第10〜11行に 、パ第51A(・r)、(ロ)、(ハ)」とあるを」第
5図(イ)〜(ニ)j&訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)振動子によって振動する振動管を燃焼室内に突出し
    、 +iiJ記振動管の先端部に該振動管内の波路と連
    通ずる噴射ノズルを設けるとともに、起動電動機の始動
    とともに、一定駆動期間前記振動子を駆動するようにし
    たことを特徴とするガスタービ/の始動方法 2)前記振動子を圧電積層体によって構成してなる特1
    v1請求の範囲第1)項記載のガスタービンの始動方法 3)振動f−の駆動期間を起動電動機と同期するように
    した特許請求の範囲第1)qA記載のカスタービンの始
    動力法 4)振動f−の駆動期間の終了を振動子用タイマーT2
    の11シ限消化と同期するようにした特許請求の範囲第
    1)す1記載のカスタービンの始動方法5)振動子の駆
    動期間の終了をタービンの所定回転速度の検出と同期す
    るようにした特許請求の範囲第1)項記載のガスタービ
    ンの始動方法
JP6763283A 1983-04-14 1983-04-14 ガスタ−ビンの始動方法 Granted JPS59192831A (ja)

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