JPS597886B2 - ガスタ−ビンエンジン用燃料噴射装置 - 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動力装置用燃料噴射装置
に関し、詳細には種々の液体燃料およびガス燃料、例え
ば液化天然ガス、液化エタン、エタン濃厚ガスを用いる
ガスタービンエンジン動力装置の燃料噴射装置に関する
ものである。

液体燃料のうち、液化天然ガス（ＮＧＬ）、液化エタン
等は、液体状態に維持するためエンジンの燃料系統にお
いて加圧状態に維持しなければならない。

燃料の単位容積当りの熱量は液体状態であるかガス状態
であるかにより異るから、出力を燃料流量で制御するた
めには、液体燃料が燃料系統内でガス化しないようにす
ることが重要である。

本発明は、特に、液体燃料として液化天然ガス（ＮＧＬ
）や液化エタン等を用いるのに適した、液体燃料および
ガス燃料を用いるガスタービンエンジン用燃料噴射装置
を提供することを目的とする。

本発明は、液体燃料およびガス燃料を用いるガスタービ
ンエンジンのための燃料噴射装置において、液体燃料ノ
ズルに終る液体燃料通路とガス燃料ノズルに終るガス燃
料通路とを画成し、上記燃料噴射装置の中心本体は、外
側スリーブおよび内側スリーブを含み、上記液体燃料ノ
ズルはその一部を上記内側スリーブにより形成され、か
つ主燃料孔および多数の一次燃料孔を有し、上記一次燃
料孔は燃料偏向面に液体燃料を衝突させるように半径方
向外向きの成分を有する方向に配向され、弁部材が上記
液体燃料ノズルの主燃料孔と協働して該主燃料孔を通る
液体燃料の流量を制御し、該弁部材は常時ばねにより閉
方向に偏倚され上記液体燃料通路の液体燃料を液体状態
に維持する所定背圧を上記液体燃料通路に維持し、該液
体燃料通路の圧力が増加すると開方向に移動するように
なされ、上記内側スリーブ内の上記主燃料孔の反対側に
燃料要求量が急変した時起る上記弁部材の振動を減衰さ
せるための減衰装置が設げらオ１ていろことを特徴とす
るものである。

本発明の燃料噴射装置は、液体燃料ノズルの主燃料孔に
弁部材が設けられ、該弁部材は、ばねにより常時、主燃
料孔を閉じる方向に偏倚されているから、液体燃料を常
時、液体状態に維持する加圧状態に維持することができ
る。

以下図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明する
。

図示のガスタービンエンジン動力装置１０は流れの順序
に、１基又は複数基の圧縮機１２、燃焼装置１４および
１基又は複数基のタービン１６かラ成リ、タービンの排
気カスは動力タービン１８を経て大気に放出される。

動力タービン１８は発電装置やポンプのような荷重（図
示せず）を駆動するために用いることができる。

燃焼装置１４は多数の円周方向に間隔を置いた焔管２０
を有し、該焔管は各々上流端に燃料噴射装置２２が設け
られていろ。

各々の燃料噴射装置２２は中心本体２４がシュラウド２
８により燃料供給アーム２６に固着されていろ。

中心本体２４は、中空の外側スリーブ３０、ノズル部材
３２、内側スリーブ３４および端キャンプ３６を有し、
端キャンプ３６は内側スリーブ３４を介してノズル部材
３２を所定位置に保持している。

内側スリーブ３４は多数の孔３８が円周方向に配列され
該孔を通じて液体燃料をノズル部材３２に導入する。

ノズル部材３２は幾つかの一次燃料孔４０と主燃料孔４
２とを有し、主燃料孔４２はばね負荷された弁部材すな
わちピントル４４により閉じられる。

ピントル４４はばね４６により閉位置に保持され、該ば
ねの一端はノズル部材３２０本体５０の７ランジ４８に
当接し、他端は、ピントルに摺動可能に嵌められナント
・ワンシャ組立体５４で該ピントルに保持されているカ
ラー５２に当接している。

カラー５２には幾つかの隆起したランド部５６が形成さ
れ、該ランド部は内側スリーブ３４に形成されたシリン
ダ孔５８と係合し、このシリンダ孔とランド部とは両者
の間に僅小な隙間を有し液体燃料がピントルの後の空間
６０を充すような寸法となされている。

ノズル部材３２０本体５０は幾つかの孔６２を等間隔に
有し、液体燃料が孔４０ ．４２へ流れ得ろようにして
いろ。

外側スリーブ３０は一次燃料偏向面６４を有し、使用時
に、孔４０から出る燃料が該燃料偏向面に衝突し一次燃
料の円錐６６を形成する。

中心本体２４と組合されてシュラウド２８は環状ガス燃
料通路６８を形成し、多数の等間隔の空気導入孔７０が
形成され、使用時に該空気導入孔を、圧縮機１２からの
圧縮空気が流れることができる。

略円錐形のバンフル部材７２がピントル４４の下流に配
置されシュラウド２８から支持部材（図示せず）により
固定されていろ。

バンフル部材７２の下流端には金属製の熱シールド７４
が設けられ、使用時に、この熱シールドは焔管の内部温
度にさらされ、バンフル７２に、カーボンが付着するの
を防止し得る程度まで熱を伝達する。

バ７７ル部材７２はシュラウド２８の下流端と組合わさ
れて環状の通路７６を形成し、該通路を通って一次およ
び主燃料（液体およびガス）が流れろことができる。

燃料供給アームは２本の燃料供給ダクト７８．８０を有
し、ダクト７８は孔３８ ．６２を介して孔４０ ．４
２と連通ずる液体燃料ダクトであり、ダクト８０は通路
６８を介して通路７６と連通ずるガス燃料ダクトである
。

燃料噴射装置２２は主として液化天然ガス（ＮＧＬ）又
は液体エタンで運転するように設計され、噴射装置の孔
４２から出ろ所でこれらの液体燃料を約１５０下（ ６
５．６℃）までの温度に維持するために、燃料は本体
５０の中で６００ｐ．ｓ．ｉ． （４２Ｋｔｉ／ｃｒ
ｔｉ ）まで圧縮され得るものでなければならない。

又、最高吐出圧１０００ｐ．ｓ．ｉ．（７０Ｋｙ／ｃ４
）のポンプ（図示せず）を燃料供給ダクト７８の上流側
の液体燃料の中に配置されていろ。

使用時、ガスタービンエンジン動力装置１０がＮＧＬ又
は液体エタンで運転している時、燃料は先づ一次燃料孔
４０から流出し円錐形の偏向面６４０作用により、一次
燃料円錐６６が形成される。

本体５０中の燃料の圧力がばね４６の力に打勝つもので
あれば、ピントルは移動し燃料が孔４２を通じて噴射装
置から出て主燃料円錐８２を形成し、該円錐８２は一次
燃料円錐とともに通路７６を通過するようになされてい
る。

空間６０に液体燃料が存在するため、該液体燃料が燃料
要求量の急変により生じろピントルの振動に対する減衰
装置として作用する。

略円錐形の主燃料噴霧の頂角はバンフル７２を通過する
ための必要により決定され、代表的には約９０°である
。

この角度はエンジン１０の平常の運転に対して非常に適
当なものであるが、良好な少量燃焼安定性即ち良好なラ
イトアンプおよびライトラウンド特性を与えるには大き
過ぎろ（即ち、容易に火が消え、焔管２０中で燃焼が容
易にスタートせず、従って隣接焔管への火の拡がりが容
易に行われない）。

しかし、孔４０から出ろー次燃料は偏向面６４に衝突し
それによって偏向して頂角が約７０°の略円錐形の噴霧
となる。

この頂角はバンフル部材７２を越えるのに充分な角度で
あって、上述の少量燃焼やライトアンプ、ライトラウン
ドの問題を略解消することができろ。

ガス燃料又は液体燃料がシュラウド２８を通過するのは
空気流がシュラウドを通過するのと同時に行われ、この
シュラウドを通過する空気流は燃料の霧化を生じるだけ
でなく、燃料が孔４０ ．４２および通路６８から離れ
た所で燃焼するのを確実にするものである。

バンフル部材７２は燃料の霧化を助け、燃料と空気はバ
ンフル部材７２とシュラウド２８の下流端との間の所望
の方向に向けられる。

ガス燃料ダクト８０は一端が流路６８と連通し、他端が
ガスマニホールド８４（第１図）と連通している。

液体燃料ダクト７８は液体燃料マニホールド８６（第１
図）と連通し燃料を該マニホールドから受け取る。

マニホールド８４ ．８６はそれぞれライン８８，９０
により複式燃料制御ユニント９２へ連結されている。

該燃料制御ユニントはガス燃料および液体燃料を同時に
も、又別々にも用いろことができろようにする手段（図
示せず）を有している。

しかし、燃料噴射装置２２が液体燃料のみで運転されろ
時は、液体燃料は時々ガス燃料通路６８にはね返り、該
通路で自然発火する可能性があるという問題があった。

この問題は、一対の閉止弁９４．９６（第１図）をガス
燃料ライン８８に連結して設けることにより解決された
。

弁９４．９６は片方が開いている時、他方が閉じていろ
ようになされている。

弁９４はライン９８に配置されている。

ライン９８はガス燃料ライン８８を圧縮空気源（図示実
施例では圧縮機１２の出口から取り出したもの）に連結
するものである。

弁９６はライン８８とライン９８との接続点の上流にあ
り、カス燃料ライン８８に配置されている。

作動時、液体燃料のみを燃焼させろ場合、ガス燃料の供
給は弁９６により閉止され、弁９４が開いて連続的な圧
縮空気流をライン９８から、ライン８８、ガスマニホー
ルド８４およびダクト８０を経てガス燃料通路８８へ供
給する。

バンフル部材７２とシュラウド２８があるため、劣化燃
料即ちカーボン等がピントル４４に付着したり一次燃料
孔４０を閉塞することが防止されろ。

中心本体２４はダクト８０から、図示されていない通路
を経由してガス燃料をダクト７８へ流出させろことによ
り液体燃料を排除することができろ。

ガス燃料がダクト８０からダクト７８へ流出することに
より一次燃料４０から中心本体の液体燃料が押し出され
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射装置を備えたカスタービンエ
ンジン動力装置の、一部を断面で示す図弐図。 第２図は第１図の燃料噴射装置の拡大部分断面図。 １０・・・・・・ガスタービンエンジン動力装置、２２
・・・・・・燃料噴射装置、２４・・・・・・中心本体
、２８・・・・・・シュラウド、３８・・・・・・液体
燃料孔、３２・・・・・・ノズル部材、４０・・・・・
・一次燃料孔、４２・・・・・・主燃料孔、４４・・・
・・・ビントル（弁部材）、６２・・・・・・液体燃料
孔、６４・・・・・・一次燃料偏向面、６８・・・・・
・ガス燃料通路、７０・・・・・・空気導入孔、７２・
・・・・・バンフル、７８ ．８０・・・・・・ダクト
、７６・・・・・・通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体燃料およびガス燃料を用いろガスタービンエン
   ジンのための燃料噴射装置において、液体燃料ノズルに
   終る液体燃料通路とガス燃料ノズルに終るガス燃料通路
   とを画成し、上記燃料噴射装置の中心本体２４は、外側
   スリーブ３０および内側スリーブ３４を含み、上記液体
   燃料ノズルはその一部を上記内側スリーブにより形成さ
   れ、かつ主燃料孔４２および多数の一次燃料孔４０を有
   し、上記一次燃料孔は燃料偏向面６４に液体燃料を衝突
   させるように半径方向外向きの成分を有する方向に配向
   され、弁部材４４が上記液体燃料ノズルの主燃料孔と協
   働して該主燃料孔を通る液体燃料の流量を制御し、該弁
   部材は常時ばね４４により閉方向に偏倚され、上記液体
   燃料通路の液体燃料を液体状態に維持する所定背圧を上
   記液体燃料通路に維持し、該液体燃料通路の圧力が増加
   すると開方向に移動するようになされ、上記内側スリー
   ブ内の上記主燃料孔の反対側に燃料要求量が急変した時
   起る上記弁部材の振動を減衰させるための減衰装置が設
   けられていることを特徴とするガスタービンエンジン用
   燃料噴射装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の燃料噴射装置において、上
   記減衰装置は、上記内側スリーブのシリンダ孔５８、上
   記弁部材により上記主燃料孔の反対側に担持され上記内
   側スリーブのシリンダ孔の中を摺動可能なピストン部分
   、および該ピストン部分と上記シリンダ孔とが画成する
   空間６０に液体燃料を供給する供給通路から成るもの。 ３ 特許請求の範囲第２項の燃料噴射装置において、上
   記供給通路が上記シリンダ孔と上記ピストン部分に形成
   された多数のランド部５６との間に画成されているもの
   。 ４ 特許請求の範囲第１項の燃料噴射装置において、上
   記主燃料孔の下流側にバンフル部材７２が配置され、該
   バンフル部材が、上記液体燃料と上記ガス燃料との両方
   が通過する出口通路７６を画成する壁の一部をなしてい
   ろもの。 ５ 特許請求の範囲第１項の燃料噴射装置において、上
   記ガス燃料通路は上記中心本体２４と該中心本体を間隔
   を置いて包囲するシュラウド部材２８との間に画成され
   るもの。 ６ 特許請求の範囲第５項の燃料噴射装置において、上
   記主燃料孔の下流側にバンフル部材７２が配置され、該
   バンフル部材は上記シュラウド部材により支持されて該
   シュラウド部材との間に、上記液体燃料と上記ガス燃料
   との両方カー通過する出口通路７６を画成するもの。 ７ 特許請求の範囲第４項又は第６項の燃料噴射装置に
   おいて、上記出口通路７６に高圧空気を排出する空気導
   入孔７０が画成されているもの。