JPS59225223A - ガスタ−ビン用燃焼器 - 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】 挟徽防１ この発明は、２段燃焼方式のガスタービン用燃焼器に関
する。

凭ＩＬ権 ガスタービン用燃焼器としては、圧力損失が少なく、燃
焼効率が高いことが要求さるするが、特に自動車用ガス
タービンの燃焼器は小型に作る必要があり、出力範囲が
広く、急激な加速や減速時にも燃料ガスを安定に燃焼さ
せることが必要であり、さらに公害防止の点からＮＯｘ
の発生を極力抑えなければならない。

従来この種の燃焼器としては、例えば特開昭５６−１１
７０２３号公報にも見られるように、第１図に示すよう
なものがある。

この燃焼器は、燃焼筒１の中間部に直径比で１７２〜１
／４に絞ったスロート部２を設け、その上流に混合室３
を、下流に燃焼室４を形成し、スロート部２は燃焼室４
に向けてベンチュリ状に拡開させ、燃焼室４には、この
スロート部２の接続部付近に複数の空気孔５を形成する
と共に、下流の出口部６の付近にも複数の希釈空気孔７
を形成している。

そして、混合室乙の軸線方向頂部に、燃料噴射ノズル９
．空気導入孔１０及び点火栓１１からなるトーチ点火装
置８を取付けてあり、エンジンスタート時にこのトーチ
点火装置８によって混合室乙の軸心方向にトーチ火炎゛
を放射する。

このトーチ火炎が火種となって、混合室乙に開口してい
る燃料改質管１２の主燃料ノズル１３から噴射される燃
料を空気孔１４からの空気と共に空燃比にして約８〜１
２のＮＯｘの発生が少ない過濃状態で燃焼を行わせて、
非常に燃えやすい可燃ガスに改質し、各改質管１２から
混合室乙にほぼ接線方向から噴出させる。

この可燃ガスは、混合室６で充分混合しなバら膨張し、
スロート部２から燃焼室４へ向けて整流。

加速されつつ流出する。そして、この燃焼室４への流入
時に周囲の空気孔５から導入された空気流と衝突混合し
、すばやく燃焼する。

このようにして、すばやく希薄燃焼（燃焼室４の中央部
での空燃比は約２５〜４０）が行われた後、高温燃焼ガ
スは下流の希釈空気孔７から上流に向けて所定の角度を
もって導入される空気によって所定の温度まで略均−に
冷却されてからタービンへ流入する。

このように、燃焼筒１を混合室２と燃焼室４とに分離し
た構造にすること番こよりタービンの負荷変動にもとづ
く燃焼器下流のガス状態の変動が燃焼に及ぼす影響が少
なく、常に良好かつ応答性にすぐれた燃焼状態を確保で
きる。

しかしながら、このような従来の燃焼器にあっては１両
端を絞った形状の燃焼筒を途中でさらに絞ってスロート
部を形成して、この上流に混合室を下流に燃焼室を夫々
形成しているため、その構成や形状が複雑になり、加工
・組立工数がかがるばかりでなく、熱応力による破損を
招きゃすく、特にセラミック材料のような難成形材料で
は製作が困難であるという問題点があった。

且−修 この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ガスタ
ービン用燃焼器における燃焼筒の形状を単純化して製作
を容易にすると共に、セラミックスのような難成形材料
でも比較的容易に製造でき、耐久性に優れると同時にメ
インテナンスも容易に行えるようにすることを目的とす
る。

Ｉ−疾 そのため、この発明１ごよるガスタービン用燃焼器は、
夫々上流側のみを絞った別体の２つの比較的単純な円筒
形状の燃焼筒を嵌合して２つの燃焼室を直列に構成する
ことによって、上記の目的を達成するものである。

夫」し鮭 以下、第２図及び第３図を参照して、この発明の詳細な
説明する。

まず、第２図によって構成を説明すると、燃焼器の主構
成体としての燃焼筒２０は、夫々上流体側のみを絞った
略同径の円筒状の第１の燃焼筒２１と第２の燃焼筒２２
とからなる。

上流側の燃焼室Ａを画定する第１の燃焼筒２１は、その
頂部の口元２３付近を弾性支持装置２４によって支持さ
れ、さらにこの弾性支持装置２４を介して、燃焼器ケー
シング２５に固設されている。

さらに、この第１の燃焼筒２１の頂部には、筒内に空気
渦流を起こす旋回器２６と燃料を噴射するｍＮ噴Ｈ弁２
７などが組付けられており、この頂部近傍の周壁に点火
栓２８が挿入される挿入孔２りが・穿設されている。

一方、下流側のｍ焼室Ｂを画定する第２の燃焼筒２２は
、上流側の端部を内側カールさせて上流の空ＩＴＩＴと
連通ずるための絞り孔６ｏを形成し、周檗部には絞り孔
３ｏ付近に空気を導入するための空気案内筒６１及び補
助空気孔３２と、これらより下流に希釈空気孔３３とを
有している。

この第１の燃焼筒２１の下流端部２１ａに、第２の燃焼
筒２２の上流端部２２ａを嵌合させて、燃焼筒２０が組
立てられ、燃焼ガスの流れ方向Ｃに対して十流と下流に
当る２つの燃焼室ＡとＢが画定される。

この燃焼器２０においては、第１図の従来例について説
明したのと同様に、第１の燃焼筒２１内の燃焼室Ａでリ
ッチ燃焼が行われ、第２の燃焼筒２２内の燃荒室Ｂでリ
ーン燃焼が行われる。

リッチからリーンに至る途中には、必ずＮＯｘが多量に
排出される理論混合比部分が形成されるが、その組成に
おけるガス滞留時間を短縮化するために、絞り孔３０で
絞られた燃焼ガス噴流に、燃焼室Ｂに突出する複数の空
気案内筒３１からの空気噴流を激しく衝突させて、−気
にリーン組成にすると・とにより、ＮＯｘの発生を少な
くする。

絞り孔３０はまた、旋回流軸付近に生ずる負圧によって
不要な空気が下流から巻き込まれるのを防ぐ役目もする
。

しかも、燃焼筒２０を構成する第１．第２の燃焼筒２１
．２２は、いずれも上流側のみを絞った円筒状の加工し
易い単純な形状であるため、製作が容易であり、特にセ
ラ、ミックスのような成形性が悪いが耐熱性の高い材料
によって燃焼器を製作することが可能になる。

第６図は、この発明の他の実施例における第１の燃焼筒
と第２の燃焼筒の嵌合部を示す。

この実施例は、第１の燃焼筒２１と第２の燃焼筒２２と
の結合をより確実にし、且つメンテナンス時の作業性向
上等を狙ったものである。

第２の燃焼筒２２に設ける案内筒３１は、第２の燃焼筒
２２の外周面より若干外側に突出する突出部３１ａがあ
るように取付ける。そして、第１の燃焼筒２１め下流端
部には、この突出部３１ａに対応してＬ字型の溝３４を
形成する。

そして、組付けに際しては、第１の燃焼筒２１の下流に
形成された溝３４に対して、第２の燃焼筒２２の案内筒
３１の突出部′５１ａを、まず・破線図示の位置から矢
示Ｅ方向に移動させ、続いて矢示Ｆ方向に回動させて、
第１の燃焼筒２１と第２の燃焼筒２２とを嵌合させると
同時に結合する。

このようにすれば、第１．第２の燃焼筒２１゜２２の結
合・分離が容易になり、メンテナンス時の作業性が向上
する。

なお、いずれの実施例においても、第１の燃焼筒２１と
第２の燃焼筒２２が特にセラミックスで成形されている
場合には、すき間なく強固に結合すると高温時に熱応力
による破損を生ずる恐れがあるので１両者間に所定の間
隔ができるような緩い嵌合にする必要がある。

肱−果 以上説明してきたように、この発明によれば、別体の２
本の単純な形状′の燃焼筒を嵌合して、２段燃焼のため
の２つの燃焼室を燃焼ガスの流れ方向に直列に画定する
ようにしたため、ガスタービン用燃焼器の製造が容易に
なり、特にセラミックスのような難成形材料でも比較的
容易に製造することができるＣで、耐熱性の高い燃焼室
を安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２段燃焼方式のガスタービン用燃焼器の従来
例を示す縦断面図。 第２図は、この発明の一実施例を示す一部破断した縦断
面側面図、 第３図は、この発明の他の実施例を示す要部側面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃料噴射弁及び点火栓が組付けられる第１の燃焼室
   と、該第１の燃焼室に対して燃焼ガスの流れ方向の下流
   側に絞りを介して連通する第２の燃焼室とを有する２段
   燃焼式のガスタービン用燃焼器において。 夫々上記燃焼ガスの流れ方向に対して上流側の端部のみ
   を絞った略筒状の２つの燃焼筒の一方の下流端部に他方
   の上流端部を嵌合させて、上記第１の燃焼室と第２の燃
   焼室を画定し、且つ絞りを介して直列に連接させたこと
   を特徴とするガスタービン用燃焼器。