JPS596329B2 - ガスタ−ビンエンジン用燃料ノズル組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンエンジン用燃料ノズル組立体、
特に空気供給路と燃料供給路とが分離されているノズル
組立体に関するものである。

一般に、空気及び燃料の両者を別々に燃焼室に供給する
ことができる燃料ノズル組立体は、一端で支持されると
共に他端には固定された燃料ノズル先端をもつ燃料供給
管と、一端で支持されると共に燃料供給管を隔置した関
係で包囲してこれらの間に環状空気流路を形成する空気
供給管とを有している。

このような燃料ノズル組立体においては、空気供給管の
自由端部にキャップをねじ込んで固ぐ締めつげて、この
表面に形成しである円錐台形の開口をノズル先端の円錐
台形に密閉するように係合させる。

しかしながら、燃料供給管を流れる燃料の温度は３８℃
（１００°Ｆ）程度であるが、両供給管の間の空間にあ
る空気の温度は３１６’Ｃ（６００°Ｆ）程度である。

従って、２本の供給管の軸方向膨張に差を生じ、その結
果、空気キャップとノズル先端との間の通常は密閉して
いる接触面にすき寸を生ずる。

このすきまには、そこを通って流れる空気からの混入物
又は時々起こる燃焼室からの逆流によってもたらされる
炭素析出物が蓄積し、このだめにすき寸の再密閉が妨害
されることとなる。

ノズル組立体から送り出される空気は、主としてガスタ
ービンエンジンの点火時にのみ燃料を噴霧化するために
使用されるで、噴霧化室気パターンを予知できるように
すると共に燃料・空気混合物を火炎法は管又は火花点火
器のいずれか又はこれらの両者の近（に送り出すことが
重要である。

しかしながら、空気供給管と燃料ノズル先端との間にす
き寸が形成されるとこれは噴霧化空気パターンに悪影響
を与える漏れ通路になる。

この結果、噴霧化空気パターンを予知できなくなり、従
って燃焼停止特性が不規則になり、予知できなくなる。

さらに、公知の燃料ノズル組立体は、いったん組立てて
ガスタービンエンジンの燃焼器に取付けた後は、空気供
給流路を機械的に掃除することによって、漏れを引き起
こす付着物を除去することは一般に困難である。

。ガスタービンエンジンの燃焼室における燃料ノズル組
立体の相対的位置及びこれに対する火花点火器の空間的
関係については米国特許第３７６３６５０号公報を参照
されたい。

本発明の目的は、公知のノズル組立体の欠点を解消した
ガスタービンエンジン用の燃料ノズル組立体を提供する
ことにある。

本発明の好ましい実施例によれば、燃料供給管は空気供
給管によって実質的に包囲される。

各供給管は共通の放出端部の近ぐで一緒に固定され、こ
うすることによって、空気供給管とこれを貫通して延び
る燃料ノズル先端との間の密閉された保合が維持される
。

しかしながら、２本の供給管の間の軸方向膨張差を調節
するために、空気供給管の他端を軸方向膨張差に応じて
変形する可撓性ダイヤフラムな用いて支持フランジに支
持する。

さらに、本発明の燃料ノズル組立体は、部品を減らすこ
とによって簡略化でき、かつノズル組立体をガスタービ
ンエンジンの燃焼器に取付けた後でも空気供給管路を掃
除することができる。

第１図には、支持フランジ１６から軸方向に伸長するほ
ぼ同じ長さの１対の同心の管状部材１２゜１４を有する
公知のノズル組立体１０を示す。

内側管状部材１２は燃料供給管であり１両端の内側にね
じが設けられた軸方向の穴１８が内部を貫通している。

燃料径路（図示せず）は通常支持フランジ１６の端部に
収容されており、フランジの他端には燃料ノズル先端２
２を支持している。

ノズル先端２２は、ねじ込みスカート部２４、六角フラ
ンジ２６及び平面放出端３０に達する円錐台形面２８を
有している。

シールワッシャ３２を六角フランジ２６と燃料供給管の
端部２０との間に設けて、この間を密閉する。

外側管状部材１４は空気供給管であり、燃料供給管１２
の外壁と空気供給管１４の内壁との間にこれらの共通の
軸方向長さにわたって環状の空気流路３４を形成する。

支持フランジ１６は、空気流路３４に空気の流れによっ
て連通ずる環状室３８に達する、空気径路（図示せず）
を受は入れる半径方向に延びるねじ付き流路３６を有し
ている。

空気供給管１４の他端４０は、雌ねじが切られている端
部キャップ４２を受は入れるためにねじを切った縮小外
径部３５を有する。

端部キャップ４２は、平面端部壁４６から軸方向に延び
る雌ねじが切られているスカート部４４を有しており、
この平面端部壁４６の中心には円錐台形ノズル先端２２
のテーパに一致するようにテーパ加工された周面５０を
有する開口４８が設けられているので、端部キャップ４
２を空気供給管１４にしっかりと締めつげると、ノズル
先端２２がこの開口内に突出し、この締めつけを適正に
行なった場合には、対応する円錐台形２８と５０との間
を密閉係合する。

端部キャップスカート部４４と空気供給管１４のそれに
対向する部分との間に設けた割り座金５２を各対向部の
切欠きが係合するように変形させることによって、端部
キャップ４２は組立締めつけ位置に保持され、その結果
これら対向部の相対的な回転が防止される。

端部キャップ４２の平面端部壁４６は、ノズル先端２２
を出る燃料をしゃ断し噴霧化して噴霧化空気を所定の収
束方向に向けるだめの４つの小開口４７を端部キャップ
４２の中心の周囲に等角度に隔置して有している。

周知のように、燃料ノズル先端２２は外側に拡がるほぼ
円錐形のパターンで燃料を噴射する。

しかし、燃料流量率が小さくなる場合、すなわち燃焼停
止時には、燃料噴霧圧力が小さくなり、しかも端部キャ
ップを介して空気が導入されてノズルによって噴射され
た燃料をさらに噴霧化する。

従って、円錐形パターンが多少変形し、その結果このパ
ターンがこぶのある又は４つのスポーク付噴霧パターン
になる。

タービンの全燃焼器に燃焼過程を伝えるように空気、燃
料混合物が火花点火器（燃焼器における火花点火器の位
置については前記特許公報を参照）の付近と各燃焼器の
火炎伝は管の付近に分配されることを保証するためにノ
ズル先端から導入されん燃料をより多ぐ噴霧化して未燃
焼燃料の放出量を減らし且つ空気、燃料混合物の分布を
良好にするだめに、燃焼停止時又は点火時にこの追加の
噴霧化空気が必要である。

この後は、通常通り噴霧化空気をしゃ断し、そしてノズ
ル先端から燃料のみを送り出して燃焼を続ける。

通常のエンジン動作時には、コンプレッサーからの燃焼
空気は空気供給管１４を包囲しており、その温度は約３
１６〜３７１℃（６００〜７００°Ｆ）である。

しかし、燃料の温度は一般に約３８℃（１００°Ｆ）な
ので、燃料供給管１２がさらされる温度は空気供給管１
４がさらされる温度よりもかなり低い。

この結果、空気供給管１４が燃料供給管１２よりも軸方
向に犬きく膨張し、そしてすきま（０，７６ｍｍ（０，
０３０インチ）程度）が円錐台形部２８と端部キャップ
４２内の周面５０との間に形成される。

空気内に混入物が存在したり、あるいは燃焼生成物がこ
のすきまに逆流したりすることがあるので、粒子がこの
すきまに蓄積して、次の点火前に再び密閉係合ができな
（なることがある。

このすきまからの空気の漏れは、噴霧化空気の放出に悪
影響を与え、噴霧パターンを、従って燃焼器の燃焼停止
応答を変える。

また、ノズル組立体の各部品間に所定の関係があるため
、キャップ４２に形成されたすきま及び通常の空気放出
口の掃除は、燃焼器からノズル組立体を取外して行々わ
なげれば、困難であった。

第２図には、本発明の好ましい実施例であるノズル組立
体５６を示す。

図に示すように、内側の燃料供給管５８は、支持フラン
ジ６０から分離されており且つ入口端部に溶接されると
共にフランジ６０を貫通する軸方向穴６６内に燃料供給
管を位置決めし着座せしめるためにフランジに対向する
段付カラー６４を有する入口取付具６２を含んでいる。

取付具６２の入口端部６８は、後述する燃料供給管５８
を回動させるレンチに合わせるだめに六角形にしである
。

供給管５８の放出端部７０には、円錐台形面７４を有す
る、前記ノズル先端２２と同様なノズル先端７２を受け
いれる雌めじが切っである。

シールワッシャ７１をノズル先端７２と燃料供給管の端
部７０との間に設けて、これらの間を密閉係合する。

本発明によるノズル組立体の外側管状部材７６け空気供
給管であり、これは空気供給管７６と支持フランジ６０
の面上の位置決め凹面８０との間を半径方向に延びる比
較的薄い環状ダイヤフラム７８から軸方向に伸長してい
る。

安価であり且つ熱膨張差を効果的に吸収するダイヤフラ
ム７８ば。

凹面８０内に設けた環状支持リング８１の軸方向に突出
する外側のリップ７９によって組立位置に保持され、リ
ップ７９はダイヤフラム７８の外側領域に溶接されて支
持リング８１とダイヤフラム７８との間に環状スロット
８２が形成される。

次に、支持リング８１を支持フランジ６０の表面に溶接
する。

空気供給管の端部キャップ部８４は、そこを通ってノズ
ル先端７２が延びると共に組立て位置にあるときにはノ
ズル先端の円錐台形部７４との密閉係合を提供する円錐
台形の軸方向の開口８８を有する平面壁８６を提供する
。

この平面壁８６ば、燃焼停止時に燃料を噴霧化させるの
に好適な空気放出開口８７を有している。

第２及び３図に示すように、燃料供給管５８の放出端部
γ０と空気供給管のこれへの隣接部は、相互係合する複
数のラグ９０．９２を有している。

これらラグ９０，９２ｕ対向力ム作用面を有しているた
め、両供給管の間をブリーチ・ロック（ｂｒｅｅｃｈ
−１ｏｃｋ ）保合し、従って供給管の間に起こる所定
方向の相対的回動が燃料供給管５８に外側方向にカム作
用を与え、これによってノズル先端７２を外側壁の円錐
台形の開口８８に密閉係合させる。

一方、逆方向への回動は各ラグ９２をその間のすきま９
４に整列させるので、内側の燃料供給管５８を空気供給
管７６から取り外すことができる。

第２及び３図に示す本発明によるノズル組立体から分る
ように、空気供給管７６は、支持フランジ６０に対して
回転方向には静止状態に維持され且つ空気放出開口８７
と先端密閉開口８８を提供する一体的な端部キャップ部
８４を有する。

しかしながら、燃料供給管５８は支持フランジ６０及び
外側の空気供給管７６に対して手によって回動させるこ
とができ且つ段付カラー６４内の弧状の細長いスロット
を介して受は入れられると共に支持フランジ６０のねじ
穴にねじ込捷れる、ボルト９６によって最終的な組立て
位置に保持される（最終組立ての締めつけ程度及び位置
は種々変えることがでる）。

以上説明したように、本発明のノズル組立体においては
、ノズル先端に隣接する位置における２本の供給’ｔ５
Ｂ、７６の間のブリーチ・ロック係合が、ノズル先端７
２と空気供給管の開口８８との間にすきまを形成さぜる
軸向き膨張を、ブリーチ、ロックと平面壁８６との間に
ある軸部のみに制限する。

この軸寸法はきわめて小さいので、膨張はノズル先端の
円錐台形部７４と開口８Ｂとの間にすきま形成するほど
には犬き（ない。

２本の供給管の間の他のすべての相対的な膨張は、ダイ
ヤフラムγ８の軸方向の（第２図では左右いずれかの方
向の）変形によって調節できる。

さらに、第２図に示す本発明による燃料ノズル組立体は
、第１図の公知のノズル組立体よりも分離した部品が少
なぐ、しかも燃料供給管を取り外して空気供給管を簡単
に機械的に掃除できることは明らかである。

空気供給管７６を静止的に配置する別な利点は、空気放
出開口８７を所定通りの向きに配置して、燃焼停止時の
燃料パターンのこぶ又はスポークの最終的位置を決定で
きるので、このようなスポーク付パターンを燃焼停止及
び火炎伝は管を通る火炎の伝ばが最良になるようにする
ことができることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の燃料ノズル組立体を示す軸方向断面図、
第２図は本発明によるノズル組立体を示す軸方向断面図
、第３図は第２図の線■−■に沿う断面図である。 ５８・・・・・・燃料供給管、６０・・・・・・支持フ
ランジ、７６・・・・・・空気供給管、７８・・・・・
・ダイヤフラム、８７・・・・・・空気放出開口、８８
・・・・・・開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端に燃料ノズルを有し他端に燃料入口を有する燃
   料供給管と、燃料供給管をガスタービンエンジンに取付
   けるために燃料入口に隣接して燃料供給管に取り付けら
   れた支持フランジと、支持フランジから伸長する燃料供
   給管の部分を隔置した関係で包囲してこれらの間に環状
   空気室を形成し且つ燃料供給管の燃料ノズルを受けいれ
   る開口を形成する壁部まで一端が延びると共にこの壁部
   を貫通して空気の流れを噴霧化する前記環状空気室に連
   絡する複数の空気放出開口を定める空気供給管と、空気
   供給管の他端を支持フランジに取付ける軸方向に可撓性
   を有する単一の環状ダイヤフラムとを有するガスタービ
   ンエンジン用燃料ノズル組立体であって、燃料供給管と
   空気供給管とがこれらの一端に隣接して共同作用するカ
   ム作用面を有する係合部材を形成して、上記ノズル組立
   中で回動可能な燃料供給管の一方向への回動により上記
   係合部材のカム作用面を係合すると、燃料ノズルが前記
   開口に着座してこれらの間を密閉して係合するようにす
   ること、及び、空気供給管の他端を支持フランジに取付
   ける上記環状ダイヤフラムが２本の供給管の軸方向膨張
   の変化を軸方向の変形によって調整するようにしたこと
   を特徴とするガスタービンエンジン用燃料ノズル組立体
   。