JPS61140712A

JPS61140712A - ガス燃料ノズル

Info

Publication number: JPS61140712A
Application number: JP26138484A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Kondo; 近藤　卓久
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1986-06-27

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】〔発明の技術分野〕本発明は、例えば、ガスタービン用として使用されるガ
ス燃ｒ１ノズルの改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、発電用のガスタービンにおけるガス燃１１系統
は、主に、ガス流量を制御する燃料制御弁とガス燃料の
流れを止める遮断弁と燃焼器内に燃料を直接噴射するガ
ス燃料ノズルとによって構成されている。

特に、従来、上記ガスタービンに使用されている燃焼器
におけるガス燃料ノズルは、第４図に示されるように、
流量制御されたガスを燃焼器内へ供給するために使用さ
れ−Ｃいる。即ち、このガス燃料ノズルは、第４図にお
いて、ガス供給口ａ１を備えたノズル本体ａの先端部ε
２に複数の噴射孔すをデーパ−を付して穿設し、この各
噴射孔すの外がわに位置する上記先端部ａ２に燃焼空気
の旋回羽根Ｃを設けて構成したものである。

従って、上述したガス燃料ノズルは、流昂制御されたガ
スを上記ガス供給口ａ１からノズル本体ａ内に供給する
ことにより、このノズル本体ａ内のガスは、上記各噴射
孔すから燃焼器（図示されず）へ供給すると共に、上記
旋回羽根Ｃによって生じる旋回流をなす空気と混合して
一次燃焼し得るようになっている。

又一方、上述したガス燃料ノズルの流部特性は、上記各
噴射孔すの前後の差圧、つまり、上記ノズル本体ａの内
圧と燃焼器の内圧とのノズル差圧によって決定され、第
５図のグラフに示されるノズル流量特性曲線■を描くこ
とは知られている。さらに、上記ノズル差圧の変化量は
、ガスタービン起動から定格負荷運転まで考察すると、
第６図のグラフに示されるノズル差圧変化曲線■のよう
に、無負荷附近において、ノズル差圧が最小となり、定
格負荷で最大になる傾向にある。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上述したガス燃料ノズルは、第５図のノ
ズル流量特性曲線■より、ガス燃料圧の脈動や燃焼時に
発生する圧力変動［ａ、［ｂなどの外乱が同であっても
、ノズル差圧が小さくなると、ガス流量変動（ガス流量
の振幅）は、曲線１１［ａから曲線ｍｂへ大きくなるな
どの欠点がある。

つまり、上記ノズル差圧が小さくなると、外乱の影響が
流量変動に強く現われ、ひいては、不安定燃焼の原因と
なり、燃焼振動等の現象を引き起すおそれがある。

このような燃焼振動等の現象を防止する技術手段として
、噴射孔すの孔径を小ざくして、差圧を上げることも考
えられるが、これは、燃料元圧を高くする必要があり、
燃料供給設備をあらたに設置することを余儀なくされる
等の罰点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、ガス燃料の供給圧力を変えることなく、ノズル差圧を
高めて、燃焼振動を防止するようにしたことを目的どす
るガス燃料ノズルを提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、ガス供給口を備えた外筒体の先端部に小流量
噴射孔及び大流量噴射孔を同心的に穿設し、この両噴射
孔に連通ずる小流Ｉｔ流路及び大流量流路を区分して形
成した内筒体を設ｋｊ、この内筒体に切換連通孔を上記
両流路に連通するにうにして穿設し、この切換連通孔の
位■する上記内筒体の回りに、ばねを内蔵したフローデ
バイグーを上記切換連通孔を開閉するようにして設置ノ
で、小流量時のノズル差圧を高めて外乱の影響を少なく
し、安定燃焼を確保すると共に、燃料供給圧力を変えな
いように構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例について説明する。

第１図において、符号１は、ガス供給口１ａを備えた外
筒体（ノズル本体）であって、この外筒体１の先端部１
ｂの旋回羽根２００基部には、複数の小流量噴射孔２及
び複数の大流Ｍ噴射孔３が同心的に、しかも、外方に向
ってテーパーを付して穿設されており、上記両噴射孔２
及び３の位置する上記外筒体１には、上記両噴射孔２．
３に連通する小流量流路４及び゛大流量流路５を区分し
て形成した内筒体６が設（）られている。又、上記ガス
供給口１ａの後方に位置する上記内筒体６の一部には、
切換連通孔７及びバランスホール８が穿設されており、
この切換連通孔７は、」−記小流ｍ流路４及び大流量流
路５に連通するようになっている。さらに、上記切換連
通孔７及びバランスホール８の位置する上記内筒体６に
は、コイルばね９を内蔵したフローデバイグー気口上記
切換連通孔７を開閉するようにして設けられている。即
ち、この７０−デイバイダ１０は、上記内筒体６の一部
にシリンダー１０８を形成し、このシリンダー１０ａ内
にピストン１０ｂを上記コイルばね９の弾力によって上
記切換連通孔７を閉塞するにうにして摺動１右に嵌装し
てシリンダー装置を構成したものである。ざらに又、上
記外筒体１の一端開口部１Ｇ及び上記内筒体６の開口部
６ａには、盲板１１が各バッキング１２．１３を介して
付設されている。

なお、上記小流＠噴射孔２は、第２図の小流量ノズル特
性曲線■ａで示されるように、小流量でノズル差圧を大
きくするにうに穿設されでおり、上記大流量１１Ｊｉ射
孔３は、第２図の小流量ノズル特性曲線■ｂで示される
ように、上記小流量ノズル２と同じか若しくは、これよ
り大きく形成されている。

以下、本発明の作用について説明する。従って、今、図
示されないガス燃料供給管からのガス燃料は最初、上記
ガス供給口１ａから上記外筒体１の小流量流路４へ流入
し、さらに、小流量噴射孔２から燃焼器ライナーへ噴射
される。

このようにして、次第にガス燃料消費量が増大するに追
随して、ノズル差圧が増大し、第２図の小流量ノズル特
性曲線■ａを描いて変位すると其に、上記フローディバ
イダ１０のピストン１０ｂは、燃料圧力の増大によって
、コイルばね９の弾力に抗して左方へ摺動するので、上
記切換連通孔７は開口して、上記小流量流路４と大流量
流路５とは連通し、上記ガス供給口１ａから小流量流路
４に流入した一部のガス燃料は、上記切換連通孔７を通
して大流量流路５へ流入し、これによってガス燃料は、
上記大流量流路５から大流量噴射孔３へ流れて噴射され
るようになっている。

なお、ガス燃料は、上記大流量流路５へ供給される前は
、この大流量流路５内の圧力は、燃焼器内圧と同一のた
め、上記ピストン１０ｂに加わる圧力は、上記バランス
ホール８が開口していることから、ノズル差圧と同じも
のとみなすことができる。

このようにして、本発明は、小流量時のノズル差圧を高
めて、外乱の影響を少なくし、安定燃焼を確保すると共
に、ガス燃料の離焼供給圧力を変えないようになってい
る。

次に本発明を数式によって説明する。

前述したように、本発明による切換連通孔７が間口を始
める時のノズル差圧ΔＰは、次式によって求められる。

、１１：切換連絡孔が間口するまでのピストンのストロ
ークＦ：ピストンの面積なお、上記（１）式は、右辺の３要素を調整すれば、大
流量噴射孔３からの噴射開始時期を決められる。

又一方、第２図に示される合成流量特性曲線ＩＣは、上
記３要素の調整により、上記大流量噴射孔３の使用開始
時期を、第２図のグラフに示されるａ点としたとぎ、上
記合成流量特性曲線［Ｃは、上記両曲線■ａ十ｌｂとな
る。このように、本発明によるガス燃料ノズルは、小流
量時、小流量ノズル特性曲線Ｉａで使用されるから、最
小ノズル差圧が大きくなり、外乱による影響を阻止し、
しかも、大流量噴射孔３の使用開始時期も、既に多量の
ガス燃料を使用している状態にあるため、流量変動の影
響を低減することができる。

次に、第３図に示される本発明の他の実施例は、ガス供
給口１ａに連通する小流量噴射孔２及び小流量流路４を
内筒体６の外がわに形成し、大流量噴射孔３及び大流量
流路５を内筒体６の内がわに形成したものであって、上
述した具体例と同じ構成をなすものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ガス供給口１ａを備
えた外筒体１の先端部１ｂに小流量噴射孔２及び大流量
噴射孔３を同心的に穿設し、上記外筒体１に上記両噴射
孔２．３に連通ずる小流量流路４及び大流量流路５を区
分して形成した内筒体６を設け、この内筒体６に切換連
通孔７を上記両流路４，５に連通ずるようにして穿設し
、この切換連通孔７の位置する上記内筒体６０回りにば
ね９を内蔵したフローディバイダ１０を上記切換連通孔
７を開閉するようにして設けであるので、ガス燃料の供
給圧力を高めることなく、ノズル差圧を高めて、燃焼振
動を防止できるばかりでなく、外乱による影響を少なく
して、安定燃焼を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるガス燃料ノズルの断面図、第２
図は、本発明による体積流量とノズル差圧との関係を示
すグラフ、第３図は、本発明の他の実施例を示す図、第
４図は、従来のガス燃ｒ１ノズルの一部を破戒して示す
側面図、第５図は、従来の体積流量とノズル差圧との関
係を示すグラフ、第６図は、従来のノズル差圧と負荷と
の関係を示すグラフである。１・・・外筒体、２・・・小流部噴射孔、３・・・大流
聞哨射孔、４・・・小流量流路、５・・・大流量流路、
６・・・内筒体、７・・・切換連通孔、９・・・コイル
ばね、１０・・・フローディバイダ。出願人代理人　　猪　　股　　　　清都−１−図集２目

Claims

【特許請求の範囲】１、ガス供給口を備えた外筒体の先端部に小流量噴射孔
及び大流量噴射孔を同心的に穿設し、上記外筒体に上記
両噴射孔に連通する小流量流路及び大流量流路を区分し
て形成した内筒体を設け、この内筒体に切換連通孔を上
記両流路に連通するようにして穿設し、この切換連通孔
の位置する上記内筒体の周りにばねを内蔵したフローデ
ィバイダを上記切換連通孔を開閉するようにして設けた
ことを特徴とするガス燃料ノズル。２、フローディバイダをばねを内蔵したシリンダー装置
で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のガス燃料ノズル。