JPS63150431A - Fuel injection nozzle of gas turbine engine - Google Patents
Fuel injection nozzle of gas turbine engineInfo
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- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ガスタービンエンジンの燃料噴射ノズルに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel injection nozzle for a gas turbine engine.
従」Lの」L術
従来のガスタービンエンジンの燃料噴射ノズルとしては
、例えば第9図に示すようなものが知られている。この
ものは、ノズルボディ lと、ノズルボディ lの先端
部に収納され燃焼室2に−・次燃料を噴射する一次噴射
口3を有する一次チツブ4と、ノズルボディ lの先端
部に収納され、前記−法要射口3を囲むとともに燃焼室
2に二次燃料を噴射する二次噴射口 5を有する二次チ
シプ8と、ノズルボディ l内に設けられ一次、二次噴
射口3、5に燃料を供給する供給通路7、8と、を備え
たものである。そして、このものは−次、二次噴射口
3,5から噴射された噴霧燃料を燃焼室2内で完全燃焼
させるため、−次、二次チップ4、8の周囲のノズルボ
ディ lに、内部をエアが軸方向に通過するエア通路9
を設け、該エア通路3の出口開口10から燃焼室2にエ
アを噴出して噴霧燃料をかき混ぜていた。BACKGROUND ART As a conventional fuel injection nozzle for a gas turbine engine, one shown in FIG. 9, for example, is known. This includes a nozzle body 1, a primary chip 4 having a primary injection port 3 which is housed in the tip of the nozzle body 1 and injects secondary fuel into the combustion chamber 2, and a primary tip 4 which is housed in the tip of the nozzle body 1, A secondary injection port 8 having a secondary injection port 5 surrounding the legal injection port 3 and injecting secondary fuel into the combustion chamber 2; It is equipped with supply passages 7 and 8 for supplying. And this thing is - next, secondary injection port
In order to completely burn the atomized fuel injected from the tips 3 and 5 in the combustion chamber 2, an air passage 9 is provided in the nozzle body around the secondary tips 4 and 8, through which air passes in the axial direction.
was provided, and air was jetted into the combustion chamber 2 from the outlet opening 10 of the air passage 3 to stir the atomized fuel.
が ・ しようと る4、 へ
しかしながら、このような噴射ノズルにあっては、噴霧
燃料がエアにかき混ぜられて燃焼室2内を不規則に浮遊
移動するため、一部の噴霧燃料が噴射ノズルの噴射口3
.5に接近して付着するのである。このようにして付着
した噴霧燃料は、噴射ノズルが燃焼熱によって高温に加
熱されているので、液体分が蒸発して炭化し、固体分の
みが残って強固に付着するようになる。そして、このよ
うな炭化物の付着は時間の経過とともに積層増大し、遂
には噴射口 3.5を塞ぐこともあるという問題点があ
る。However, with such an injection nozzle, the atomized fuel is stirred by the air and floats irregularly within the combustion chamber 2, so some of the atomized fuel ends up in the injection nozzle. Injection port 3
.. It attaches close to 5. Since the injection nozzle of the sprayed fuel deposited in this manner is heated to a high temperature by the heat of combustion, the liquid component evaporates and carbonizes, leaving only the solid component and firmly adhering to the fuel. There is a problem in that the adhesion of such carbides increases over time and may eventually block the injection port 3.5.
口 た のこのような問題
点は、ガスタービンエンジンの燃料噴射ノズルにおいて
、燃料噴射口の周囲のノズルボディに内部をエアが通過
するエア通路を設け、該エア通路中にエアを旋回させる
手段を設け、該エア通路の出口開口から円周方向に旋回
するエアを燃焼室に噴出して傘状のエアカーテンを形成
することにより解決することができる。To solve these problems, in a fuel injection nozzle for a gas turbine engine, an air passage through which air passes is provided in the nozzle body around the fuel injection port, and a means for swirling the air is provided in the air passage. This problem can be solved by forming an umbrella-shaped air curtain by jetting circumferentially swirling air into the combustion chamber from the outlet opening of the air passage.
1」
今、燃料噴射口から燃料が燃焼室にそれぞれ所定の拡散
形態をもって噴射されているとする。1. Now, assume that fuel is injected from the fuel injection port into the combustion chamber in a predetermined diffusion form.
このとき、エア通路内で旋回させられたエアは、燃料噴
射口の周囲に配置されたエア通路の出口開口から噴出す
る。ここで、噴出エアは旋回エネルギーを有しているの
で、燃焼室内で傘状に拡散し、噴霧燃料の周囲にエアカ
ーテンを形成する。At this time, the air swirled within the air passage is ejected from the outlet opening of the air passage arranged around the fuel injection port. Here, since the ejected air has swirling energy, it diffuses in an umbrella shape within the combustion chamber and forms an air curtain around the atomized fuel.
この結果、燃焼室内を浮遊移動している噴霧燃料は噴射
ノズルの噴射口への接近が阻止され、噴射ノズルに対す
る噴霧燃料の付着が防止される。As a result, the sprayed fuel floating in the combustion chamber is prevented from approaching the injection port of the injection nozzle, and the sprayed fuel is prevented from adhering to the injection nozzle.
支廠1 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。Branch 1 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第1図において、21はガスタービンエンジンの燃料噴
射ノズルであり、この噴射ノズル21は7ラング部22
と円筒部23とから構成されたサポート24を有する。In FIG. 1, 21 is a fuel injection nozzle of a gas turbine engine, and this injection nozzle 21 is connected to a 7-rung portion 22.
and a cylindrical portion 23.
25はサポート24内に遊嵌されたノズルケースであり
、このノズルケース25はフランジ部26と円筒部27
とを有する。28はボートブロックであり、このポート
ブロック28内には軽油1重油等の燃料が送り込まれる
燃料通路2θが形成されている。前述したサポート24
、ノズルケース25、ポートブロック28は全体として
ノズルボディ30を構成する。前記ノズルボディ30内
でその先端部にはノズルチップ42が収納され、このノ
ズルチップ42は一次チツブ43と、この−次チツブ4
3の直前に配置された二次チップ44と、からなる、前
記−次チツブ43は、第1.2.3図に示すように、略
円錐状の一次渦巻室45を有するとともに、一対の旋回
通路4Bを有する。一方、前記二次チップ44は、第1
.4,5図に示すように、−次チツブ43との間に一次
渦巻室45を囲む二次渦巻室49を有するとともに、一
対の旋回通路50を有する。そして、これら旋回通路4
6.50を通じて一次、二次渦巻室45、49に導かれ
た一次、二次燃料は接線方向の分力を有しているので、
−次、二次渦巻室45.49内で旋回するとともに、−
次渦巻室45.49の先端にそれぞれ設けられた一次、
二次噴射口47.51から燃焼室48に向かって噴射さ
れる。また、前記−次チツブ43には旋回通路50に接
続された一対の通路52が形成されている。前記ノズル
チップ42より後方のノズルボディ30内には、第1.
6,7図に示す供給ブロックB1が収納され、この供給
ブロック61には一次供給路62が形成され、この−次
供給路62は前記旋回通路4Bに接続される。また、供
給ブロック61には二次供給路B4が形成され、この二
次供給路64は前記通路52に接続される。第1〜7図
において、71は一次チツブ43に形成された貫通孔7
2、二次チップ44に形成されたピン穴73および供給
ブロック81に形成されたビン穴74に挿入されたピン
であり、このピン71はノズルチップ゛42と供給ブロ
ック81との相対回転を阻止する。再び、第1図におい
て、供給ブロック61より後方側のノズルボディ30内
には内部に貫通した供給路7Bが形成されたシールロッ
ド77が収納され、この供給路76内にはこの供給路7
Bに流入した燃料の流量を制御するメータリングバルブ
78が収納されている。73はボートブロック28とシ
ールロッド77との間に介装されたスプリングであり、
このスプリング79はシールロッド77を先端に向かつ
て付勢し、シールロッド77と供給ブロック61と、お
よび供給プゴッりθlと一次チツブ43と、さらに、−
次チツブ43と二次チップ44とを互いに当接させてこ
れらの間からの燃料漏れを防止している。そして、前記
燃料通路29からスプリング79が設欝されたスプリン
グ室80に流入した燃料は一次供給路62に、また供給
路76を介して二次供給路84に分配供給される。前述
した燃料通路29、−次、二次供給路82.64、供給
路713、スプリング室80は全体として、−次、二次
噴射口47.51に旋回通路46.50、通路52を介
して燃料を供給する供給通路81を構成する。82はサ
ポート24とノズルケース25との間に介装された断熱
材であり、この断熱材82はフランジ部22,2θ間に
位置するフランジ部83を有する。そして、このフラン
ジ部83および前記フランジ部22.26、ポートブロ
ック28が複数のポルト84によって共線めされること
により、サポート24、ノズルケース25、ポートブロ
ック28、断熱材82は互いに連結される。また、前記
断熱材82は円筒部23.27間に僅かの間隙を保持し
ながら配置された円筒部85を有し、この円筒部85は
前記−次、二次チップ43.44および供給通路81を
囲んでいる。この結果、これら−次、二次チップ43.
44、供給通路81内を流れる燃料は周囲の熱から遮断
され、炭化等の悪影響を受けることはない、 91はサ
ポート24の先端部と断熱材82の先端部との間に形成
された円筒状のエア通路であり、この結果、前記断熱材
82はエア通路81の内側で、ノズルボディ3oのエア
通路91で囲まれている部分を囲むことになる。92は
このエア通路91におけるエア入口としての、区つ、エ
アを旋回させる手段としての入口開口であり、第1゜8
図に示すように、円筒部23に複数個形成されるととも
に、該円筒部23に対する接線と大略平行に延在してい
る。この結果、エア、通路91内に供給された高温のエ
アは、該エア通路al内を先端に向かって螺旋状に移動
し、エア通路81の先端に設けられた出口開口93から
燃焼室48に円周方向に旋回しながら噴出される。なお
、上述したメータリングバルブ78は、シールロッド7
7に設けたポート 100のエツジに着座可能なポール
状の弁本体101と、シールロッド77内に摺動可能に
支持され弁本体lotを受ける受は体102と、前記供
給ブロック61に当接しているカラー103と、カラー
103と受は体 102との間に介装され弁本゛体1
01を受は体 !02を介してポート!00に向かつて
付勢する設定スプリング104と、から構成されている
。そして、受は体 102とカラー 103との周面に
は燃料通路としてのスリント105、10flが設けら
れている。25 is a nozzle case loosely fitted into the support 24, and this nozzle case 25 has a flange portion 26 and a cylindrical portion 27.
and has. Reference numeral 28 denotes a boat block, and a fuel passage 2θ is formed in the port block 28 through which fuel such as light oil and heavy oil is sent. Support 24 mentioned above
, the nozzle case 25, and the port block 28 constitute a nozzle body 30 as a whole. A nozzle tip 42 is housed in the tip of the nozzle body 30, and this nozzle tip 42 has a primary chip 43 and a secondary chip 4.
As shown in FIG. It has a passage 4B. On the other hand, the secondary chip 44
.. As shown in FIGS. 4 and 5, a secondary swirl chamber 49 surrounding the primary swirl chamber 45 is provided between the secondary chip 43 and a pair of swirl passages 50. And these turning passages 4
6. Since the primary and secondary fuels led to the primary and secondary swirl chambers 45 and 49 through 50 have a component force in the tangential direction,
-Next, as it rotates within the secondary vortex chamber 45.49, -
The primary provided at the tip of the secondary volute chamber 45, 49, respectively,
The fuel is injected toward the combustion chamber 48 from the secondary injection ports 47.51. Further, a pair of passages 52 connected to a turning passage 50 are formed in the secondary chip 43. Inside the nozzle body 30 behind the nozzle tip 42, there is a first.
A supply block B1 shown in FIGS. 6 and 7 is housed, a primary supply path 62 is formed in this supply block 61, and this secondary supply path 62 is connected to the swirling path 4B. Further, a secondary supply path B4 is formed in the supply block 61, and this secondary supply path 64 is connected to the passage 52. In FIGS. 1 to 7, 71 is a through hole 7 formed in the primary chip 43.
2. A pin inserted into a pin hole 73 formed in the secondary tip 44 and a bottle hole 74 formed in the supply block 81, and this pin 71 prevents relative rotation between the nozzle tip 42 and the supply block 81. do. Again, in FIG. 1, a seal rod 77 having a supply passage 7B penetrating therein is housed in the nozzle body 30 on the rear side of the supply block 61.
A metering valve 78 that controls the flow rate of fuel flowing into B is housed. 73 is a spring interposed between the boat block 28 and the seal rod 77;
This spring 79 urges the seal rod 77 toward the tip, and the seal rod 77 and the supply block 61, the supply block θl and the primary chip 43, and -
The secondary tip 43 and the secondary tip 44 are brought into contact with each other to prevent fuel from leaking between them. The fuel flowing from the fuel passage 29 into the spring chamber 80 in which the spring 79 is installed is distributed and supplied to the primary supply passage 62 and via the supply passage 76 to the secondary supply passage 84. The aforementioned fuel passage 29, secondary supply passage 82.64, supply passage 713, and spring chamber 80 as a whole are connected to the secondary injection port 47.51 via the swirl passage 46.50 and the passage 52. A supply passage 81 for supplying fuel is configured. 82 is a heat insulating material interposed between the support 24 and the nozzle case 25, and this heat insulating material 82 has a flange portion 83 located between the flange portions 22 and 2θ. The support 24, the nozzle case 25, the port block 28, and the heat insulating material 82 are connected to each other by aligning the flange portion 83, the flange portion 22.26, and the port block 28 with the plurality of ports 84. . Further, the heat insulating material 82 has a cylindrical portion 85 disposed with a slight gap between the cylindrical portions 23. surrounding. As a result, these secondary chips 43.
44, the fuel flowing in the supply passage 81 is shielded from surrounding heat and is not affected by adverse effects such as carbonization; 91 is a cylindrical portion formed between the tip of the support 24 and the tip of the heat insulating material 82; As a result, the heat insulating material 82 surrounds the part of the nozzle body 3o that is surrounded by the air passage 91 inside the air passage 81. Reference numeral 92 denotes an inlet opening serving as an air inlet in this air passage 91 and serving as a means to separate and swirl the air;
As shown in the figure, a plurality of them are formed in the cylindrical portion 23 and extend approximately parallel to the tangent to the cylindrical portion 23. As a result, the high-temperature air supplied into the air passage 91 moves spirally within the air passage al toward the tip, and enters the combustion chamber 48 from the outlet opening 93 provided at the tip of the air passage 81. It is ejected while swirling in the circumferential direction. Note that the metering valve 78 described above is connected to the seal rod 7.
A pole-shaped valve body 101 that can be seated on the edge of a port 100 provided at 7, a receiver that is slidably supported within the seal rod 77 and receives the valve body lot, and a body 102 that abuts against the supply block 61. The collar 103 is interposed between the collar 103 and the valve body 102, and the valve body 1 is interposed between the collar 103 and the receiver body 102.
01 is the body! Port via 02! and a setting spring 104 that biases toward 00. Slints 105 and 10fl serving as fuel passages are provided on the peripheral surfaces of the receiver body 102 and the collar 103.
次に、この発明の一実施例の作用について説明する。Next, the operation of one embodiment of the present invention will be explained.
ガスタービンエンジンの作動中には、−次、二次燃料は
供給通路81、旋回通路4B、、 50を通じて一次、
二次渦巻室45.49に供給され、これら−次、二次渦
巻室45.49内において旋回するとともに、−次、二
次噴射口47.51から燃焼室48に所定の拡散形態を
もって噴射される。一方、エア通路91内には入口開口
92からエアが供給されているが、この入口開口82が
円筒部23に対する接線と大略平行であるため、エアは
エア通路91内を螺旋状に旋回しながら出口開口93に
向かって移動する。During operation of the gas turbine engine, the secondary fuel is supplied to the primary, secondary, and
It is supplied to the secondary swirl chamber 45.49, swirls within the secondary swirl chamber 45.49, and is then injected into the combustion chamber 48 from the secondary injection port 47.51 in a predetermined diffusion form. Ru. On the other hand, air is supplied into the air passage 91 from an inlet opening 92, but since this inlet opening 82 is approximately parallel to the tangent to the cylindrical part 23, the air swirls inside the air passage 91 in a spiral shape. moving towards the exit opening 93;
次に、エアはこの出口開口93から燃焼室48に噴出さ
れるが、このとき、エアは旋回エネルギーを保持してい
るので、その拡散形態は傘状となる。この結果、噴出後
のエアは一次、二次噴射口47.51を周囲から遮断す
るエアカーテンの役割を果し。Next, the air is ejected from this outlet opening 93 into the combustion chamber 48, but at this time, since the air retains swirling energy, its diffusion form becomes umbrella-shaped. As a result, the air after being ejected plays the role of an air curtain that blocks the primary and secondary injection ports 47, 51 from the surroundings.
これにより、燃焼室48内を浮遊移動している噴霧燃料
が一次、二次噴射口47.51に接近するのが阻止され
る。また、このエアはガスタービンエンジンを高能率で
作動させるために燃焼室48に高温の酸素を供給するが
、このようにエアが高温であると、供給通路81.−次
、二次チップ43.44内を流れる燃料を加熱し、その
一部を炭化させるおそれがある。しかしながら、この実
施例では、これら供給通路81、−次、二次チップ43
.44を囲む部分のノズルボディ30に断熱材82を設
けているので。This prevents the atomized fuel floating in the combustion chamber 48 from approaching the primary and secondary injection ports 47,51. In addition, this air supplies high temperature oxygen to the combustion chamber 48 in order to operate the gas turbine engine at high efficiency, but when the air is at such a high temperature, the supply passage 81. - Next, the fuel flowing in the secondary chips 43, 44 may be heated and a portion of it may be carbonized. However, in this embodiment, these supply passages 81, secondary chips 43
.. Because the heat insulating material 82 is provided in the part of the nozzle body 30 surrounding the nozzle 44.
前記燃料はエアおよび燃焼室48の高温から保護される
。The fuel is protected from the air and the high temperatures of the combustion chamber 48.
なお、前述の実施例においては、入口開口92を円筒部
23に対する接線と大略平行にすることにより、エアを
エア通路91内で螺旋状に通過させるようにしたが、こ
の発明においては、前記入口開口92を円筒部23に対
する法線と大略平行に延在させる一方、エア通路91内
、例えばサポート24の円筒部23の内周または断熱材
82の円筒部85の外周にエアを案内するフィンを設け
、該フィンによりエアをエア通路内で案内し螺旋状に移
動させるようにしてもよい。In the above-mentioned embodiment, the inlet opening 92 is made approximately parallel to the tangent to the cylindrical portion 23, so that the air is allowed to pass through the air passage 91 in a spiral manner. While the opening 92 extends approximately parallel to the normal to the cylindrical portion 23, fins for guiding air are provided in the air passage 91, for example, on the inner periphery of the cylindrical portion 23 of the support 24 or on the outer periphery of the cylindrical portion 85 of the heat insulating material 82. The fins may be provided so that the air is guided within the air passage and moved in a spiral manner.
l豆立亘】
以上説明したように、この発明によれば、浮遊している
噴霧燃料が噴射ノズルの噴射口に接近するのを阻止する
ことができるので、長期間使用しても目詰まりが生じる
ことはない。As explained above, according to the present invention, it is possible to prevent floating atomized fuel from approaching the injection port of the injection nozzle, thereby preventing clogging even after long-term use. It will never occur.
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図1、第2図は
一次チツブの平面図、第3図は第2図のI−I矢視断面
図、第4図は二次チップの平面図、第5図は第4図のH
−H矢視断面図、第6図は供給ブロックの底面図、第7
図は第6図の■−■矢視断面図、第8図は第1図のIT
−IT矢視断面図、第9図は従来の燃料噴射ノズルを示
す断面図である。
30・・・ノズルボディ 47.51・・・燃料噴射
口48・・・燃焼室 91・・・エア通路92
・・・旋回させる手段 93・・・出口開口特許出願人
帝人製機株式会社
代理人 弁理士 多 1)敏 雄
第1図
第8図Fig. 1 is a sectional view 1 showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan view of a primary chip, Fig. 3 is a sectional view taken along the line II in Fig. 2, and Fig. 4 is a sectional view of a secondary chip. The plan view, Figure 5, is H in Figure 4.
-H arrow sectional view, Figure 6 is a bottom view of the supply block, Figure 7 is a bottom view of the supply block.
The figure is a sectional view taken along the ■-■ arrow in Figure 6, and Figure 8 is the IT in Figure 1.
-IT arrow sectional view, FIG. 9 is a sectional view showing a conventional fuel injection nozzle. 30... Nozzle body 47.51... Fuel injection port 48... Combustion chamber 91... Air passage 92
... Means for turning 93 ... Exit opening patent applicant Teijin Seiki Co., Ltd. agent Patent attorney Ta 1) Toshio Figure 1 Figure 8
Claims (2)
、燃料噴射口の周囲のノズルボディに内部をエアが通過
するエア通路を設け、該エア通路中にエアを旋回させる
手段を設け、該エア通路の出口開口から円周方向に旋回
するエアを燃焼室に噴出して傘状のエアカーテンを形成
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
の燃料噴射ノズル。(1) In a fuel injection nozzle for a gas turbine engine, an air passage through which air passes is provided in the nozzle body around the fuel injection port, a means for swirling the air is provided in the air passage, and an outlet of the air passage is provided. A fuel injection nozzle for a gas turbine engine, characterized in that air swirling in the circumferential direction is ejected from an opening into a combustion chamber to form an umbrella-shaped air curtain.
部分を囲む断熱材をエア通路の内側に設けた特許請求の
範囲第1項記載のガスタービンエンジンの燃料噴射ノズ
ル。(2) A fuel injection nozzle for a gas turbine engine according to claim 1, wherein a heat insulating material surrounding a portion of the nozzle body surrounded by the air passage is provided inside the air passage.
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07117214B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009085209A (en) * | 2007-07-17 | 2009-04-23 | Cummins Filtration Ip Inc | Apparatus, system, and method to provide air to doser injector nozzle |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51163035U (en) * | 1975-06-19 | 1976-12-25 | ||
JPS56168017A (en) * | 1980-03-03 | 1981-12-24 | United Technologies Corp | Double orifice type fuel nozzle |
-
1986
- 1986-12-15 JP JP61298481A patent/JPH07117214B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51163035U (en) * | 1975-06-19 | 1976-12-25 | ||
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07117214B2 (en) | 1995-12-18 |
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