JPS61159031A - ガスタ−ビンエンジン燃焼器 - Google Patents

ガスタ−ビンエンジン燃焼器

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JPS61159031A
JPS61159031A JP60252117A JP25211785A JPS61159031A JP S61159031 A JPS61159031 A JP S61159031A JP 60252117 A JP60252117 A JP 60252117A JP 25211785 A JP25211785 A JP 25211785A JP S61159031 A JPS61159031 A JP S61159031A
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JP
Japan
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burner
cooling
intake air
combustion
combustion section
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Pending
Application number
JP60252117A
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English (en)
Inventor
シグマン ストロエム
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Kongsberg Gruppen ASA
Original Assignee
Kongsberg Vapenfabrikk AS
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/54Reverse-flow combustion chambers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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】 肢五立艶 本発明はガスタービンエンジンの燃焼器、詳しくは圧力
損失が少なく排気温度の均一な対流冷却2段燃焼器に関
するものである。
従米狡避     ゛   。
色々の型式のガスタービンエンジンの公知の燃焼器又は
燃焼室がボイス(Boyce )著「ガスタービンエン
ジニキリングハンドブック(Gas Turbine 
lEnginec”ing Handbook) J 
10章281〜301頁(1982年)に説明されてい
る。この引用文献に示すように燃焼器性能は効率、圧力
損失及び温度プロフィル又は温度分布によって評価され
る。
置皿 本発明は空気速度が低く、二段燃焼で0.07〜0゜1
2の範囲の全温度分布係数を有するガスタービンエンジ
ンの燃焼器を指向している。このことは対流冷却を使用
し燃焼器壁の一般的なフィルム冷却とi焼型に入る入口
空気の特殊な分配を避けることにより達成される。
」基四nヨ凱果 本発明の目的及び利点は特許請求の範囲に記載した手段
及び組合わせにより実現され得られることができる。
ここに実施例によりそして拡く説明するように本発明に
よると、ガスタービンエンジンの燃焼器は、上流端と下
流端との間に軸流流路が形成してあり、前記上流端のす
ぐ近くの第1燃焼区画と、該第1燃焼区画の軸方向下流
の第2燃焼区画と、下流端にすぐ近くの排気区画とを含
むバ〒ナーと;前記バーナーを共軸状に囲み、バーナー
の下流から上流への吸入空気の流れのための環状導管を
形成し、吸入空気流が前記バーナーを対流冷却するバー
ナーケーシングと、;前記バーナーの上流端で前記第1
燃焼区画に燃料を一人するための手段と;燃焼回部な燃
料・空気混合物を作り出すため前記第1燃焼区画に吸入
空気の第1一次部分を導入するための第1一次手段と;
前記第1燃焼区画の下流マ前記第1一次部分と十分に混
合する第1燃焼区画の上流端のすぐ近くの環状冷却層を
作り出す第1冷却空気の渦流を作り出すため前記第1燃
焼区画に吸入空気の第1冷却部分を導入するための第1
冷却手段と;郷焼可能な燃料・空気混合物を作り出すた
め前記第2燃焼区画に前記吸入空気の第2一次部分を導
入するための第2一次手段と;前記第2燃焼区画の下流
で前記第2一次部分と十分に混合する前記燃焼区画の上
流端のすぐ近くに環状冷却層を作り出す前記第2冷却空
気の渦流を作り出すため前記第2燃焼区画に吸入空気の
前記第2冷却部分を導入するための第2冷却手段と;前
記バニナーの排気ガスを冷却するため前記排竺区画に吸
入空気の希釈部分を導入するための炙釈手段とを含む1
1              、>、、H,A。
好ましくは、第1一次手段は燃料導入手段のまわりに配
置されたバーナーの上流端での複数の第1一次開口部を
含み、第1冷却手段は第1一次開口部の半径方向外側の
環状アレーに配置されたバーナーの上流端に複数の第1
冷却開口を含み、第2一次手段が第1燃焼区画の下流端
のすぐ近くにバーナーのまわりに周方向に隔置された半
径方向に向けられた複数の第2一次開口を含み、第2冷
却手段が第1燃焼区画の下流端のすぐ近くのバーナーの
まわりに円周に平置さ、れた複数の軸方向に向けられた
第2冷ツ開口を含み、希釈手段は第2燃埠区画、の下流
端のすぐ近くのバーナーのまわりに周方向に隔置された
複数の半径方向に向けられた希釈開口を含む。
好ましい実施例では、第1一次部分は収入空気の約18
%であり、第1冷却部分は吸入空気の約12%であり、
第2一次部分が吸入空気の約18%であり、第2冷却部
分が吸入空気の約8%であり、希釈部分が吸入空気の約
、44%である。
本発明の構成及び作用の詳細を図に示す実施例により説
明する。
本発明の燃焼器はバーナーの上流端と下流端の間にガス
のための軸流流路を形成し、上流端のすぐ近くの第1燃
焼区画と、第1燃焼区画の軸方向・  下流の第2燃焼
器区画と下流端のすぐ近くの排気区画とを含む。
第1図に示すように燃焼器10は上流端14と下流端1
6の間に軸方向流路Aを形成するバーナー12を含む。
バーナーは上流端14のすぐ近くの第1燃焼区画18と
、第1燃焼区轡18の軸方向下流の第2燃焼区画20と
、下流端16のすぐ近くの排気区画22とを含む。
本発明により、燃焼器はバーナーを共軸状に凹みバーナ
ーの下流端から上流端へ吸入空気を流すための環状導管
を形成するバーナーケーシングを含み、吸入空気流はバ
ーナーを対流冷却する。第1図の実施例では、バーナー
ケーシング14はバーナー12を共軸状に囲み、下流端
16から上流端14に矢印28により示される収入空気
の流れの為の環状導管26を形成する。吸入空気流28
はバーナーの外側表面に沿って流れることによりバーナ
ー12を対流冷却する。吸入空気28はガスタービンエ
ンジンの図示しない圧縮により作り出され、図示されな
い導管手段により環状導管26に搬送される。
又本発明により、燃焼器はバーナーの上流端のすぐ近く
でバーナーに燃料を導入するための手段を含む。燃料ノ
ズル30は第1図と第2図に示すように、第1燃焼区画
18に燃料を噴射するためバーナー12の上流端14を
通して突出する。
本発明により、燃焼器は燃焼可能な燃料・空気混合物を
作り出すため第1燃焼区画に吸入空気の第1一次部を導
入するための第1一次手段を含む。
好ましくは第1図と第2図に示すように、第1一次手段
は燃料ノズル30のまわりに配置されたバーナー12の
一ヒ流端14に複数の第1一次間口40を含む。環状導
管26を通って流れる約18%の吸入空気28は第1一
次間口40を通して第1燃焼区画18に入り、燃料ノズ
ル30により第1燃焼区画18内に噴射される燃料と混
合する。
色々の構造的特徴は吸入空気と燃料の間の渦流作画と混
合作用を生じるため燃料ノズル30のすぐ近くに第1燃
焼区画の中で協働されることができる。
パ本発明により、燃焼器は第1冷却空気の渦流を作り出
すため第1燃焼器区画必中に吸入空気の第第1冷却空気
の渦流は第1燃焼区画内の上流で第1一次部と十分に混
合する第1燃焼区画の上流端のすぐ近くの環状冷却層を
作り出す。
好ましくは、第1冷却手段でバーナー12の上流端14
に複数の第1冷却開口42を含む第1冷却開642は第
1一次間口40の半径方向外側の環状列に配置される。
約12%の環状導管26を通って流れる空気は第1冷却
開口42を通って第1燃焼区画18に入る。第1冷却開
口42は第1燃焼区画18の上流端に冷却空気の渦流作
用を生ずるように配置される。冷却空気の渦流作用は区
画18の上流端で冷却空気の環状層を作り、次いで区画
18の下流で一次空気と混合される。フィルム冷却とし
て知られる冷却空気の環状層は第1燃焼区画18の下流
端に拡がらない。    一本発明によると、燃焼器は
燃焼可能な燃料・空気混合物を作り出すため第2燃焼区
画に吸入空気の第2一次部を導入するための第2一次手
段を含む。好ましくは、第2一次手段は第1燃焼区画1
8の下流端のすぐ近くのバーナー12のまわりに周方向
に隔置された複数の半休方向に向けられた第2一次間口
44を含む。約18%の吸入空気28は開口4′4を通
してi境区画の下流端で第1燃焼区画18に入り、第2
燃焼区画20内で第2段の燃焼を作り出すため第1燃焼
区画1日から出る燃焼ガスと混合する。    ゛ 本発明の燃焼器は又第2冷却空気の渦流を作り出すため
第2燃焼区画に吸入空気の第2冷却部を導入するための
第2冷却手段を含む、第2冷却空気の渦流は第2燃焼区
画の下流で第2一次部と十分に混合する第企燃焼区画の
上流端のすぐ近くに環状冷却層を作り出す。
好ましくは第2冷却手段は第1燃焼区画の下流端のすぐ
近くでバーナーのまわりに周方向に隔置される複数の軸
方向に向けられた第2冷却開口を含む。第1図に示すよ
うに、第2冷却開口46は軸方向に向けられバーナー1
2の上流端の方に開く。該開口は第1燃焼区画18の下
流端のすぐ近くにバーナーのまわりに周方向に隔置され
、環状導管26からの吸入空気を第2燃焼区画20の上
流端へ連通する。第2冷却開口46は約8%の吸入空気
を第2燃焼室20に渦形に導入するために配置され該渦
流は第2一次部と十分に混合する第2燃焼区画20の上
流端で環状冷却層を作り出す。
環状冷却層は第2燃焼区画20の下流端に拡が゛らない
本発明の燃焼器は又バーナーからの排気ガスを冷却する
ため排気区画に吸入空気の希釈部を導入するための希釈
子゛段を含む。第1図に示すように、希釈区画は環状導
管26から約44%の吸入空気を受入れ、吸入空気をタ
ービンに達する前に排気ガスの平均温度を減するためバ
ーナー12の排気区画22に向ける複数の半径方向に向
いた希釈開口48を含む。
本発明のガスタービンエンジン燃焼器は圧力損失が低く
排気温度が均一な高温操作ができる。空気速度が低く 
(約150 ft/sec ) 、二段燃焼が用いられ
るところでは、バーナーの前端は化学量論的以上で低溶
温度となる8、5〜10%の燃料空気比を形成する吸入
空気の30%を受入れる。この低溶温度と二段燃焼はバ
ーナー壁への低熱伝導を形成し、次いで吸入空気の逆流
を通して対流冷却により冷却される。全構造は約0.0
7〜0.12の温度分配係数を形成する。温度分配係数
は(最大温度−平均温度)/(平均温度−吸入温度)と
して形成される。
当業者にとって色々の変形が本発明の精神及び範囲から
離れることなく本発明の燃焼器において作られることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の長手断面図、第2図は第1
図に示す燃焼器の一部の拡大部分断面図である。図にお
いて、 10・・・燃焼器    12・・・バーナー14・・
・上流端    16・・・下流端18・・・第1燃焼
区画 20・・・第2燃焼区画22・・・排気区画  
 26・・・環状導管28・・・吸入空気   30・
・・燃料ノズル40・・・第1一次間口 42・・・第
1冷却開口46・・・第2冷却開口 である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)上流端と下流端との間に軸流流路が形成し
    てあり、前記上流端のすぐ近くの第1燃焼区画と、該第
    1燃焼区画の軸方向下流の第2燃焼区画と、下流端にす
    ぐ近くの排気区画とを含むバーナーと、 (b)前記バーナーを共軸状に囲み、バーナーの下流か
    ら上流への吸入空気の流れのための環状導管を形成し、
    吸入空気流が前記バーナーを対流冷却するバーナーケー
    シングと、 (c)前記バーナーの上流端で前記第1燃焼区画に燃料
    を導入するための手段と、 (d)燃焼可能な燃料・空気混合物を作り出すため第1
    燃焼区画に吸入空気の約18%を導入するための第1一
    次手段と、 (e)前記第1燃焼区画の上流端を冷却して後前記第1
    一次手段からの吸入と十分に混合する第1冷却空気の渦
    流を作り出すため吸入空気の約12%を前記第1燃焼区
    画に導入するための第1冷却手段と、 (f)燃焼可能な燃料空気・混合物を作り出すため前記
    第2燃焼区画に前記吸入空気の約18%を導入するため
    の第2一次手段と、 (g)前記第2燃焼区画の上流端を冷却して後前記第2
    一次手段からの吸入空気と十分に混合する第2冷却空気
    の渦流を作り出すため前記第2燃焼区画に吸入空気の約
    8%を導入するための第2冷却手段と、 (h)前記バーナーの排気ガスを冷却するため前記排気
    区画に吸入空気の約44%を導入するための希釈手段と
    を含むことを特徴とするガスタービンエンジンの燃焼器
  2. (2)前記第1一次手段が前記環状導管からの吸入空気
    を前記第1燃焼区画へ通ずる前記燃料導入手段のまわり
    に配置された前記バーナーの上流端の複数の第1一次開
    口を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の燃焼器。
  3. (3)前記第1冷却手段が前記第1一次開口の半径方向
    外側の環状配列に配置された前記バーナーの上流端の複
    数の第1冷却開口を含むことを特徴とする特許請求の範
    囲第2項に記載の燃焼器。
  4. (4)前記第2一次手段が前記環状導管からの吸入空気
    を前記第2燃焼区画の上流端に通じる前記第1燃焼区画
    の下流端のすぐ近くで前記バーナーのまわりに周方向に
    隔置された複数の半径方向に向けられた第2一次開口を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の燃
    焼器。
  5. (5)前記第2冷却手段が前記環状導管からの吸入空気
    を前記第2燃焼区画の上流端に通じる前記第1燃焼区画
    の下流端のすぐ近くのバーナーのまわりに周方向に隔置
    され、夫々前記バーナーの上流端の方に向けられた入口
    を有する複数の軸方向に向けられた第2冷却開口を含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の燃焼器
  6. (6)前記希釈手段が、前記環状導管からの吸入空気を
    前記排気区画に通じる前記第2燃焼区画の下流端のすぐ
    近くの前記バーナーのまわりに周方向に隔置された複数
    の半径方向に向けられた希釈開口を含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の燃焼器。
  7. (7)(a)上流端と下流端との間に軸流流路が形成し
    てあり、前記上流端のすぐ近くの第1燃焼区画と、該第
    1燃焼区画の軸方向下流の第2燃焼区画と、下流端にす
    ぐ近くの排気区画とを含むバーナーと、 (b)前記バーナーを共軸状に囲み、バーナーの下流か
    ら上流への吸入空気の流れのための環状導管を形成し、
    吸入空気流が前記バーナーを対流冷却するバーナーケー
    シングと、 (c)前記バーナーの上流端で前記第1燃焼区画に燃料
    を導入するための手段と、 (d)燃焼可能な燃料・空気混合物を作り出すため前記
    第1燃焼区画に吸入空気の第1一次部分を導入するため
    の第1一次手段と、 (e)前記第1燃焼区画の下流で前記第1一次部分と十
    分に混合する第1燃焼区画の上流端のすぐ近くの環状冷
    却層を作り出す第1冷却空気の渦流を作り出すため前記
    第1燃焼区画に吸入空気の第1冷却部分を導入するため
    の第1冷却手段と、(f)燃焼可能な燃料・空気混合物
    を作り出すため前記第2燃焼区画に前記吸入空気の第2
    一次部分を導入するための第2一次手段と、 (g)前記第2燃焼区画の下流で前記第2一次部分と十
    分に混合する前記燃焼区画の上流端のすぐ近くに環状冷
    却層を作り出す前記第2冷却空気の渦流を作り出すため
    前記第2燃焼区画に吸入空気の前記第2冷却部分を導入
    するための第2冷却手段と、 (h)前記バーナーの排気ガスを冷却するため前記排気
    区画に吸入空気の希釈部分を導入するための希釈手段と
    を含むことを特徴とするガスタービンエンジンの燃焼器
  8. (8)前記第1一次部分が吸入空気の約18%であり、
    前記第1冷却部分が吸入空気の約12%であり、前記第
    2一次部分が吸入空気の約18%であり、前記第2冷却
    部分が吸入空気の約8%であり、前記希釈部が吸入空気
    の約44%であることを特徴とする特許請求の範囲第7
    項に記載の燃焼器。
JP60252117A 1984-11-13 1985-11-12 ガスタ−ビンエンジン燃焼器 Pending JPS61159031A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US67060384A 1984-11-13 1984-11-13
US670603 1991-03-15

Publications (1)

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JPS61159031A true JPS61159031A (ja) 1986-07-18

Family

ID=24691070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60252117A Pending JPS61159031A (ja) 1984-11-13 1985-11-12 ガスタ−ビンエンジン燃焼器

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JP (1) JPS61159031A (ja)
NO (1) NO854511L (ja)

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EP0182570A2 (en) 1986-05-28
NO854511L (no) 1986-05-14

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