KR101838822B1 - 연료 분사기 - Google Patents

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KR101838822B1 KR1020167000133A KR20167000133A KR101838822B1 KR 101838822 B1 KR101838822 B1 KR 101838822B1 KR 1020167000133 A KR1020167000133 A KR 1020167000133A KR 20167000133 A KR20167000133 A KR 20167000133A KR 101838822 B1 KR101838822 B1 KR 101838822B1
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

이 분사기는, 내측에 연료 가스(F)가 도입되고, 점차 확경하는 테이퍼 통형상을 이루는 상류 지지 플레이트(11)와, 상류 지지 플레이트(11)와 함께 내측에 플리넘을 구획형성하는 하류 지지 플레이트(12)와, 상류 지지 플레이트(11) 및 하류 지지 플레이트(12)에 지지되고, 공기가 도입되는 예혼합 튜브(13)를 구비한다. 복수의 예혼합 튜브(13)는, 복수의 원형상을 이루는 열 상에 둘레 방향으로 서로 등거리 이간해서 배치되고, 예혼합 튜브(13)에 있어서의 상기 플리넘에 위치하는 부분에, 연료 도입 구멍(13a)이 형성된다.

Description

연료 분사기{FUEL INJECTOR}
본 발명은 연료 분사기에 관한 것이다.
가스 터빈 등에서는 연료 가스를 연소기 등에 공급할 때에, 연료 분사기에 의해서 공기와 연료 가스를 미리 균일하게 혼합시켜 무상(霧狀)으로 해서 분사하고 있다.
이러한 연료 분사기로서 예를 들면 특허문헌 1에는, 원통형상을 이뤄서 내부에 플리넘을 형성하고, 하류측을 향해서 확경하도록 배치된 내부 배플을 구비하는 연료 분사기가 개시되어 있다.
이 연료 분사기는, 상류측 튜브 지지부와 하류측 튜브 지지부가 외측 벽에 의해서 연결되고, 내부의 공간을 플리넘으로 하는 연료 분사기 본체를 구비하고 있다. 이 연료 분사기 본체에는, 내부의 플리넘을 직경 방향으로 횡단하도록 직경 방향 외측을 향해서 넓어지는 내부 배플이 배치되어 있다. 또한, 연료 분사기 본체에는, 상류측으로부터 연료 송급 튜브가 접속되어 있다. 연료 분사기 본체에는, 상류측 튜브 지지부, 내부 배플, 및 하류측 튜브 지지부를 관통해서 고정되는 예혼합 튜브가 복수 설치되어 있다. 예혼합 튜브는 연료 가스를 도입하기 위한 연료 분사 구멍을 플리넘 내의 내부 배플보다 상류측에 배치하고 있다.
이러한 구성의 연료 분사기에서는, 연료 가스가 연료 송급 튜브로부터 플리넘에 도입되면, 연료 가스는 내부 배플의 하류측의 면을 따라서 직경 방향 외측으로 향해 진행 외측 벽 부근까지 도달한다. 그 후, 직경 방향 외측에 배치된 예혼합 튜브의 연료 분사 구멍으로부터 유입하면서, 플리넘 내의 연료 가스는 내부 배플의 상류측의 면을 따라서 직경 방향 내측을 향해 나아간다. 플리넘의 단면적은 직경 방향 내측으로 향함에 따라서 감소한다. 그 때문에, 플리넘 내의 연료 가스는, 직경 방향 내측으로 향함에 따라서, 서서히 그 유량이 감소한다. 이것에 의해, 예혼합 튜브의 연료 분사 구멍에 있어서의 연료 가스의 유속이 일정으로 되고, 예혼합 튜브에 공급되는 연료 가스의 공급량이 일정으로 된다. 따라서, 이 연료 분사기에서는, 예혼합 튜브의 상류측으로부터 공유되는 공기와 연료 도입 구멍으로부터 공급되는 연료 가스를, 예혼합 튜브에 배치되어 있는 위치에 의하지 않고 균일하게 혼합해서 분사할 수 있다.
일본 특허 공개 제 2011-69602 호 공보
특허문헌 1에 기재의 연료 분사기에서는, 내부 배플을 일정한 각도로 조정해 두는 것이 중요하다. 그런데, 이 연료 분사기는, 내부 배플이 연료 분사기 본체 내의 폐쇄된 공간인 플리넘 내에 배치되어 있는 것에 의해, 일정한 각도에 조정하는 것이 어렵다.
또한, 내부 배플에는, 예혼합 튜브를 통하기 위한 관통 구멍이 다수 형성되어 있다. 예혼합 튜브와 내부 배플과의 사이의 간극으로부터의 연료의 유입을 막기 위해서 용접 등을 실시하고, 내부 배플의 면에 요철이 생긴다. 그 때문에, 내부 배플의 면을 따라서 매끄럽게 연료 가스를 유동시키는 것이 어려워진다.
이들에 의해서, 연료 도입 구멍 부근의 연료 가스의 유속을 임의의 속도로 조정하는 것이 어려워져 버리고, 연료 가스를 예혼합 튜브로 균일하게 혼합해서 분사시키는 것이 어렵다.
본 발명은 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있는 연료 분사기를 제공한다.
본 발명의 제 1 태양에 관한 연료 분사기는, 축선 방향의 제 1 단부측으로부터 내측으로 연료 가스가 도입되고, 축선 방향의 제 2 단부측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼 통형상을 이루는 상류 지지 플레이트와, 상기 축선과 교차해서 상기 상류 지지 플레이트의 축선 방향의 제 2 단부측에 배치되고, 상기 상류 지지 플레이트와 함께 내측에 플리넘을 구획형성하는 하류 지지 플레이트와, 축선 방향으로 연재해서 상기 상류 지지 플레이트 및 하류 지지 플레이트에 지지되도록 복수가 설치되고, 축선 방향의 제 1 단부측으로부터 공기가 도입되는 복수의 예혼합 튜브를 구비하고, 상기 복수의 예혼합 튜브는, 상기 축선을 중심으로 한 반경 치수가 서로 상이한 복수의 원형상의 형상을 갖는 열(列) 상에 각각 배치되고, 동일 열 상에 배치된 서로 인접하는 상기 예혼합 튜브는, 둘레 방향으로 서로 등거리 이간해서 배치되고, 상기 예혼합 튜브에 있어서의 상기 플리넘에 위치하는 부분에, 상기 예혼합 튜브를 내외에 관통하는 연료 도입 구멍이 형성되고, 상기 연료 도입 구멍을 거쳐서 상기 플리넘으로부터 상기 예혼합 튜브 내에 공급된 상기 연료 가스가, 상기 예혼합 튜브 내에서 상기 공기와 혼합된 후, 상기 예혼합 튜브의 축선 방향의 제 2 단부측으로부터 분사된다.
이러한 연료 분사기는, 상류 지지 플레이트 및 하류 지지 플레이트의 내측에 구획형성되는 플리넘을, 축선의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 축선 방향의 거리를 좁힐 수 있도록 형성할 수 있다. 그 때문에, 복수 설치되는 예혼합 튜브에 연료 도입 구멍으로부터 공급되는 연료 가스는, 플리넘 내에서 서서히 연료 가스의 유통량이 감소해도, 연료 가스의 유속을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 복수 설치되는 예혼합 튜브에 연료 도입 구멍으로부터 공급되는 연료 가스는, 플리넘 내에서 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 서서히 연료 가스의 유량이 감소한다. 이 때문에, 예혼합 튜브가 증가해도, 연료 가스의 유속을 일정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 플리넘에 위치하는 연료 도입 구멍으로부터 예혼합 튜브 내에 공급되는 연료 가스의 공급량을 예혼합 튜브의 배치 위치에 관련 없이 일정으로 할 수 있다. 이것에 의해, 예혼합 튜브에 의해서 공기와 연료 가스를 균일하게 혼합시킬 수 있기 때문에, 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 관한 연료 분사기는, 상기 복수의 예혼합 튜브의 둘레 방향의 사이를 직경 방향으로 향해 유통하는 상기 연료 가스의 유속이 일정으로 되도록, 각 상기 열에 있어서의 상기 플리넘의 상기 축선 방향의 길이를 설정해도 좋다.
이러한 연료 분사기는, 예혼합 튜브의 둘레 방향의 사이를 직경 방향으로 향해 유통하는 연료 가스의 유속이 일정으로 되도록, 축선으로부터의 반경 치수가 서로 상이한 열에 위치하는 플리넘의 축선 방향의 길이가 설정되어 있다. 그 때문에, 플리넘 내를 흐르는 연료 가스의 각 열에 있어서의 유로 면적을 전체적으로 작게 하도록 조정할 수 있다. 그 결과, 직경 방향의 유속을 높은 정밀도로 일정하게 할 수 있다. 이것에 의해, 보다 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 관한 연료 분사기는, 상기 상류 지지 플레이트는, 가장 직경 방향 내측의 상기 열을 제 1 열째로 했을 경우의 제 a 열째에 있어서의 상기 플리넘의 상기 축선 방향의 길이를 La, 상기 제 a 열째에 있어서의 상기 예혼합 튜브의 개수를 Na, 상기 제 a 열째에 있어서의 상기 연료 가스의 체적 유량을 Ga로 했을 때에, 상기 제 a 열째에 있어서의 상기 플리넘의 상기 축선 방향의 길이 La가 이하의 식,
La=L1×Ga/G1×N1/Na
L1 : 제 1 열째에 있어서의 상기 플리넘의 상기 축선 방향의 길이
G1 : 제 1 열째에 있어서의 상기 연료 가스의 체적 유량
N1 : 제 1 열째에 있어서의 상기 예혼합 튜브의 개수
로 나타내도 좋다.
이러한 연료 분사기는, 각 열에 있어서의 예혼합 튜브의 개수나 연료 가스의 체적 유량에 의해서, 플리넘의 축선 방향의 길이를 결정한다. 그 때문에, 플리넘 내를 흐르는 연료 가스 유로 면적을 보다 정확하게 조정할 수 있다. 이것에 의해, 직경 방향의 유속을 보다 높은 정밀도로 일정하게 할 수 있고, 보다 한층 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있다.
본 발명의 제 4 태양에 관한 연료 분사기는, 상기 예혼합 튜브가, 상기 상류 지지 플레이트 또는 하류 지지 플레이트의 적어도 한쪽으로부터 상기 플리넘의 외측으로 향해 축선 방향으로 돌출되어 있어도 좋다.
이러한 연료 분사기는, 예혼합 튜브를 플리넘의 외측으로 향해 축선 방향으로 돌출시킨다. 그 때문에, 예혼합 튜브 전체의 길이를 플리넘 내에 배치되어 있는 예혼합 튜브의 길이보다 축선 방향으로 연장시킬 수 있다. 플리넘이 축선의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 축선 방향의 거리를 좁히도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 플리넘 내에 배치되는 예혼합 튜브의 길이는 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 짧아진다. 예혼합 튜브는, 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 압력 손실이 작아지기 때문에, 플리넘 내에 배치되어 있는 예혼합 튜브는, 예혼합 튜브가 배치되어 있는 축선으로부터의 직경 방향의 위치에 의해서 압력 손실의 크기에 차이가 생기고, 예혼합 튜브 내를 흐르는 공기량에 차이가 생겨 버려 균일한 예혼합 가스의 공급을 할 수 없게 된다.
이것에 대해서, 예혼합 튜브를 플리넘의 외측으로 향해 연장시키는 것에 의해, 직경 방향의 배치되어 있는 위치가 상이한 예혼합 튜브의 압력 손실의 차이를 저감할 수 있다. 그 때문에, 예혼합 튜브의 배치 위치에 의하지 않고 연료 가스의 공급량을 균일하게 할 수 있고, 보다 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있다.
본 발명의 제 5 태양에 관한 연료 분사기는, 상기 플리넘 내에 있어서의 상기 하류 지지 플레이트의 축선 방향의 제 1 단부측의 면에 고정되고, 상기 축선을 중심으로 축선 방향의 제 1 단부측으로부터 축선 방향의 제 2 단부측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼면을 구비하는 동시에 연료 유도부를 구비하고 있어도 좋다.
이러한 연료 분사기는, 연료 유도부가, 축선을 중심으로 해서 축선 방향으로 제 1 단부측으로부터 제 2 단부측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼면을 구비한다. 이것에 의해, 플리넘 내의 연료 가스는 연료 유도부에 의해서 직경 방향 외측으로 향해 유도되어, 직경 방향 외측으로 향해 유통하기 쉬워진다. 그 때문에, 직경 방향 외측에 배치된 예혼합 튜브에도 연료 가스가 공급되기 쉬워지고, 예혼합 튜브가 배치되어 있는 위치에 관련 없이 연료 도입 구멍으로부터 공급되는 연료 가스의 양을 보다 높은 정밀도로 일정하게 할 수 있다. 이것에 의해, 높은 정밀도로 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있다.
상술한 연료 분사기에 의하면, 플리넘을 축선의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 축선 방향의 거리를 좁히도록 형성하는 것에 의해, 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 연료 분사기를 설명하는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 연료 분사기를 설명하는 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ에 있어서의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 연료 분사기를 설명하는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 연료 분사기를 설명하는 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 변형예에 관한 연료 분사기를 설명하는 종단면도이다.
이하, 본 발명의 제 1 실시형태의 연료 분사기(10)에 대해 도 1 및 도 2를 참조해서 설명한다.
본 실시형태의 연료 분사기(10)에는, 축선(O)에 따라서 연재하는 연료 송급 튜브(1)에 의해서, 축선(O) 방향의 제 1 단부측으로부터 연료 가스(F)가 도입된다. 연료 분사기(10)는 상기 연료 가스(F)와 공기(A)를 혼합한 후에, 축선(O) 방향의 제 2 단부측을 향해 분사시켜 배출하고 있다. 축선(O) 방향의 제 1 단부측을 연료 가스(F)가 도입되어 오는 상류측(도 1 지면 좌측), 축선(O) 방향의 제 2 단부측을 연료 가스(F)가 분사되는 하류측(도 1 지면 우측)으로 하면, 연료 가스(F) 및 공기(A)는 상류측으로부터 하류측을 향해 유통하고 있다.
연료 분사기(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연료 송급 튜브(1)와 접속되는 상류 지지 플레이트(11)와, 상류 지지 플레이트(11)와 함께 플리넘을 구획형성하는 하류 지지 플레이트(12)와, 상류 지지 플레이트(11) 및 하류 지지 플레이트(12)에 지지되는 복수의 예혼합 튜브(13)와, 예혼합 튜브(13)를 하류 지지 플레이트(12)보다 하류측에서 지지하는 예혼합 튜브 지지부(14)를 구비하고 있다.
상류 지지 플레이트(11)는 상류측으로부터 연료 가스(F)를 도입하는 연료 송급 튜브(1)와 접속되어 있다. 상류 지지 플레이트(11)는 축선(O) 방향의 제 2 단부측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼 통형상의 형상을 갖는다. 구체적으로는, 상류 지지 플레이트(11)는 내부가 중공형상의 형상을 갖는다. 상류 지지 플레이트(11)는 연료 송급 튜브(1)와 접속되어 축선(O) 방향의 제 2 단부측을 향함에 따라서 점차 확경하는 확경부(11a)를 구비하고 있다.
확경부(11a)는 연료 송급 튜브(1)와 접속되어 있다. 확경부(11a)는 상기 연료 송급 튜브와의 접속 부분에서는 연료 송급 튜브(1)와 동일 직경을 갖고 있다. 확경부(11a)는 축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측을 향함에 따라서 서서히 직경이 커지도록 형성되어 있다.
하류 지지 플레이트(12)는 축선(O)과 교차해서 상류 지지 플레이트(11)의 축선(O) 방향의 제 2 단부측에 배치되어 있다. 구체적으로는, 하류 지지 플레이트(12)는 축선(O)을 중심으로 원판형상의 형상을 갖는다. 하류 지지 플레이트(12)는, 하류측에서 원통부(12b)와 일체로 접속되는 원판부(12a)와, 원판부(12a)의 축선(O) 방향의 제 1 단부측에 접속된 원통형상을 이루는 원통부(12b)를 구비하고 있다. 하류 지지 플레이트(12)의 원판부(12a) 및 원통부(12b)는, 상류 지지 플레이트(11)의 확경부(11a)와 함께, 이러한 내측에 공간인 플리넘을 구획형성하고 있다.
원판부(12a)는 축선(O)을 중심으로 하는 원판형상의 형상을 갖는다. 원판부(12a)에는, 복수의 예혼합 튜브를 삽통시켜서 지지하기 위한 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다.
원통부(12b)는, 축선(O) 방향의 제 1 단부측을 상류 지지 플레이트(11)의 확경부(11a)의 가장 직경이 큰 부분에 접속시키고 있다. 원통부(12b)는 축선(O) 방향의 제 2 단부측을 원판부(12a)의 외주 부분과 일체로 형성되어 있다. 원통부(12b)는 확경부(11a)의 가장 직경이 큰 부분에 맞춰서 축선(O) 방향으로 연장되어 원통형상을 이루고 있다.
예혼합 튜브(13)는 축선(O) 방향으로 연재하는 원통형상의 형상을 갖는 관재이다. 예혼합 튜브(13)에는, 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측으로부터 공기(A)가 도입되고 있다. 예혼합 튜브(13)는, 축선(O) 방향의 제 2 단부측이 하류 지지 플레이트(12)으로부터 플리넘의 외측으로 향해서 축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측으로 돌출하도록 고정된다. 예혼합 튜브(13)는, 축선(O) 방향의 제 1 단부측이 상류 지지 플레이트(11)의 확경부(11a)로부터 돌출하지 않고 면일이 되도록 고정되어 있다. 예혼합 튜브(13)의 하류 지지 플레이트(12)로부터 돌출하고 있는 부분은 후술하는 예혼합 튜브 지지부(14)에 의해서 지지되어 있다. 예혼합 튜브(13)에는, 플리넘에 위치하는 부분에 예혼합 튜브(13)를 직경 방향으로 향해 내외로 관통하는 연료 도입 구멍(13a)이 형성되어 있다.
예혼합 튜브(13)는 상류 지지 플레이트(11) 및 하류 지지 플레이트(12)를 축선(O) 방향으로 관통해서 복수 배치되어 있다. 예혼합 튜브(13)는 상류 지지 플레이트(11) 및 하류 지지 플레이트(12)에 의해서 고정되어서 지지되어 있다. 이들 복수의 예혼합 튜브(13)는 서로 동일 단면 형상을 갖는다. 한편, 이들 복수의 예혼합 튜브(13)는 상류 지지 플레이트(11)로부터 돌출되지 않고 면일로 고정되어 있다. 이것에 의해, 이들 복수의 예혼합 튜브(13)는, 길이가 상이한 것이, 축선(O)을 중심으로 한 반경 치수가 서로 상이한 복수의 원형상의 형상을 갖는 열 상에 각각 배치되어 있다. 동일 열 상에 배치된 서로 인접하는 예혼합 튜브(13)는, 둘레 방향으로 서로 등거리(t)만큼 이간해서 배치되어 있다. 즉, 복수의 예혼합 튜브(13)가, 각 열 상에서는 둘레 방향으로 등 간격의 거리를 두고 직경 방향으로 향해 복수의 열을 이루어서 배치되어 있다. 이것에 의해, 복수의 예혼합 튜브(13)는, 축선(O)을 중심으로 방사상으로, 직경 방향 외측을 향함에 따라 서서히 수가 증가하도록 배치되어 있다. 예를 들면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 예혼합 튜브(13)는 축선(O)을 중심으로부터 서서히 직경이 커지는 5열의 원주형상에 배치되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 예혼합 튜브(13)는 축선(O)에 가장 가까운 원인 제 1 열째(131)에 12개, 제 2 열째(132)에 18개, 제 3 열째(133)에 24개, 제 4 열째(134)에 30개, 축선(O)으로부터 가장 먼 원인 제 5 열째(135)에 36개가 배치되어 있다.
연료 도입 구멍(13a)은 플리넘 내의 연료 가스(F)를 예혼합 튜브(13) 내에 유입시키는 관통 구멍이다. 연료 도입 구멍(13a)은 예혼합 튜브(13)의 플리넘에 위치하는 부분에 형성된다. 연료 도입 구멍(13a)은 원형형상의 단면 형상을 갖고, 예혼합 튜브(13)를 직경 방향으로 관통하고 있다. 연료 도입 구멍(13a)은, 예혼합 튜브(13)의 배치 위치에 관련 없이, 플리넘에 대해서 축선(O) 방향의 동일 위치에 배치되어 있다.
상류 지지 플레이트(11)는 구획형성되는 플리넘의 축선(O) 방향의 길이를 조정하면서 서서히 직경이 크게 되도록 형성되어 있다. 즉, 상류 지지 플레이트(11)는, 예혼합 튜브(13)의 둘레 방향의 사이를 직경 방향을 향해 유통하는 연료 가스(F)의 유속이 일정으로 되도록, 축선(O)으로부터의 반경 치수가 서로 상이한 열에 위치하는 플리넘의 축선(O) 방향의 길이를 설정하도록 확경하고 있다. 제 1 실시형태에 있어서는, 예를 들면, 제 1 열째(131)에 배치되어 있는 예혼합 튜브(13)의 둘레 방향의 사이를 직경 방향으로 향해 유통하는 연료 가스(F)의 유속과, 제 5 열째(135)에 배치되는 예혼합 튜브(13)의 둘레 방향의 사이를 직경 방향으로 향해 유통하는 연료 가스(F)의 유속이 동일하게 되도록, 배치되어 있는 열의 반경 치수가 크게 됨에 따라서 플리넘의 축선(O) 방향의 길이는 짧아지고 있다.
구체적으로는, 예혼합 튜브(13)의 둘레 방향의 사이를 직경 방향으로 향해 유통하는 연료 가스(F)의 유속을 v로 한다. 유속(v)은, 연료 가스(F)의 단위 유량(G)과 각 열의 위치에 있어서의 축선(O)과 직교하는 단면(예를 들면, 도 2에 도시하는 Ⅱ-Ⅱ 단면 참조)의 유로 면적(S)에 의해서 결정된다. 유로 면적(S)은, 예혼합 튜브(13)가 배치되어 있는 수(N)와, 예혼합 튜브(13)의 각 열에 있어서의 둘레 방향의 거리(t)와, 각 열의 위치에 있어서의 플리넘의 축선(O) 방향의 길이(L)로 결정된다.
예혼합 튜브(13)의 각 열에 있어서의 둘레 방향의 거리(t)가 동일한 경우, 플리넘 내에서는 직경 방향 외측으로 향함에 따라서, 예혼합 튜브(13)의 수가 증가하고, 인접하는 예혼합 튜브(13)끼리의 사이의 유로의 수도 증가한다. 한편, 플리넘 내를 유통하는 연료 가스(F)는 직경 방향 내측에 배치된 제 1 열째(131)에 배치된 예혼합 튜브(13)에 공급된다. 그 때문에, 직경 방향 외측의 제 5 열째(135)에 배치된 예혼합 튜브(13)에 도달하기까지 연료 가스(F)의 유량은 감소해 간다.
가장 직경 방향 내측의 열을 제 1 열째(131)로 했을 경우의 제 a 열째에 있어서의 플리넘의 축선(O) 방향의 길이를 La, 제 a 열째에 있어서의 예혼합 튜브(13)의 개수를 Na, 제 a 열째에 있어서의 연료 가스(F)의 체적 유량을 Ga로 했을 때에, 제 a 열째와 제 1 열째(131)와의 체적 유량비는 이하의 식 (1)에 의해서 나타내진다.
Ga/G1=(t×Na×La)/(t×N1×L1) (식 (1))
L1 : 제 1 열째에 있어서의 예혼합 튜브(13)의 축선(O) 방향의 길이
G1 : 제 1 열째에 있어서의 연료 가스(F)의 체적 유량
N1 : 제 1 열째에 있어서의 예혼합 튜브(13)의 개수
따라서, 제 a 열째에 있어서의 예혼합 튜브(13)의 축선(O) 방향의 길이(La)는 이하의 식 (2)에 의해서 산출하고 설정된다.
La=L1×(Ga/G1)×(N1/Na) (식 (2))
예혼합 튜브 지지부(14)는 하류 지지 플레이트(12)와 동일한 원형 단면을 갖고, 축선(O) 방향으로 연재하는 원주형상의 형상을 갖는다. 예혼합 튜브 지지부(14)에는, 예혼합 튜브(13)를 삽통시키는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 예혼합 튜브 지지부(14)는 하류 지지 플레이트(12)와 일체로 되도록 고정되어 있다. 예혼합 튜브 지지부(14)는, 예혼합 튜브(13)의 하류측의 단부와, 하류측의 단면이 면일이 되도록 연재하고 있다. 예혼합 튜브 지지부(14)는 하류측의 단면에서 예혼합 튜브(13)를 고정하고 있다.
또한, 예혼합 튜브 지지부(14)는 하류 지지 플레이트(12)로부터 돌출하는 예혼합 튜브(13)를 지지할 수 있으면 좋다. 예혼합 튜브 지지부(14)는, 예를 들면 하류 지지 플레이트(12)로부터 하류측으로 이간한 위치에 축선(O)을 중심으로 원판형상의 형상을 갖고서 배치되어 예혼합 튜브(13)를 지지하는 평판 부재이여도 좋다.
다음에, 상기 구성의 연료 분사기(10)의 작용에 대해 설명한다.
상기와 같은 본 실시형태의 연료 분사기(10)에서는, 연료 송급 튜브(1)를 거쳐서, 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측으로부터 연료 가스(F)가 플리넘 내에 도입된다. 도입된 연료 가스(F)는 점차 확경하는 상류 지지 플레이트(11)의 형상에 따라서 직경 방향 외측으로 향해서 흐른다. 그리고, 연료 가스(F)는 제 1 열째(131)에 배치된 예혼합 튜브(13)의 플리넘 내에 형성된 연료 도입 구멍(13a)에 도달하고, 예혼합 튜브(13) 내에 유입한다. 그 후, 연료 가스(F)는 제 2 열째(132)에 배치된 예혼합 튜브(13)를 향해 직경 방향 외측으로 흐르고, 연료 도입 구멍(13a)으로부터 예혼합 튜브(13) 내에 유입한다. 마찬가지로, 직경 방향 외측을 향해 순서대로 제 3 열째(133), 제 4 열째(134)와 연료 가스(F)가 흐르고, 제 5 열째(135)에 배치된 예혼합 튜브(13)의 연료 도입 구멍(13a)까지 도달하고, 제 5 열째(135)에 배치된 예혼합 튜브(13) 내에 유입한다.
연료 가스(F)가 제 1 열째(131)로부터 제 5 열째(135)의 예혼합 튜브(13)까지 직경 방향 외측으로 향하는 동안에, 연료 가스(F)는 제 1 열째(131)로부터 순서대로 예혼합 튜브(13)에 받아들여진다. 그 때문에, 플리넘 내의 연료 가스(F)의 양이 감소해 간다. 또한, 직경 방향 외측으로 향함에 따라서, 예혼합 튜브(13)의 개수가 증가하고 있다. 이것에 의해, 인접하는 예혼합 튜브(13)의 둘레 방향의 사이에 형성되는 유로의 수가 증가한다. 그렇지만, 상류 지지 플레이트(11)는, 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 플리넘의 축선(O) 방향의 길이를 좁히도록 형성되어 있다. 그 결과, 직경 방향으로 향하는 연료 가스(F)의 축선(O)과 평행한 단면에 있어서의 유로 면적이 감소하고, 연료 가스(F)는 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 유속이 증가한다. 그 때문에, 축선(O)으로부터의 직경 방향의 거리가 서서히 멀어지도록 배치되는 제 1 열째(131)로부터 제 5 열째(135)까지의 예혼합 튜브(13)의 연료 도입 구멍(13a)에는 동일한 유속으로 흐르는 연료 가스(F)가 유입한다. 이것에 의해, 예혼합 튜브(13) 내에 공급되는 연료 가스(F)의 공급량은 일정으로 된다.
그리고, 예혼합 튜브(13) 내에서는, 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측으로부터 도입되는 공기(A)와, 예혼합 튜브(13) 내에 공급된 연료 가스(F)가 혼합되고, 축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측으로부터 분사해서 배출된다.
상기와 같은 연료 분사기(10)에 의하면, 축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼 통형상의 형상을 갖는 상류 지지 플레이트(11) 및 축선(O)과 교차하는 평판형상의 형상을 갖는 하류 지지 플레이트(12)에 의해서 내측에 구획형성되는 플리넘을, 축선(O)의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 축선(O) 방향의 거리를 좁히도록 형성할 수 있다. 그 때문에, 축선(O)으로부터의 직경 방향의 거리가 서서히 멀어지도록 복수 설치되는 제 1 열째(131)로부터 제 5 열째(135)까지의 예혼합 튜브(13)에 연료 도입 구멍(13a)으로부터 공급되는 연료 가스(F)는, 플리넘 내에서 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 서서히 연료 가스(F)의 유량이 감소한다. 그리고, 예혼합 튜브(13)가 증가해도, 연료 가스(F)의 유속을 일정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 플리넘에 위치하는 연료 도입 구멍(13a)으로부터 예혼합 튜브(13) 내에 공급되는 연료 가스(F)의 공급량을, 예혼합 튜브(13)가 배치되어 있는 위치에 관련 없이 일정으로 할 수 있다. 그 때문에, 예혼합 튜브(13)에 의해서 공기(A)와 연료 가스(F)를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 이것에 의해, 균일하게 혼합된 연료 가스(F)를 용이하게 분사하는 것이 가능해진다.
축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼 통형상의 형상을 갖는 상류 지지 플레이트(11)가 외부로부터 확인할 수 있게 되어 있다. 그 결과, 상류 지지 플레이트(11)의 형상을 외부로부터 미세조정할 수 있고, 용이하게 조정해서 플리넘의 형상을 변화시킬 수 있다. 그리고, 예혼합 튜브(13)의 배치나 배치되는 개수에 따라서, 상류 지지 플레이트(11)의 확경 상태를 변경할 수 있다. 그 때문에, 플리넘 내를 유통하는 연료 가스(F)의 유속의 조정을 용이하게 조정할 수 있다. 이것에 의해, 예혼합 튜브(13)에 공급되는 연료 가스(F)의 공급량을 용이하게 일정하게 할 수 있다.
예혼합 튜브(13)의 둘레 방향의 사이를 직경 방향으로 향해 유통하는 연료 가스(F)의 유속이 일정으로 되도록, 축선(O)으로부터의 반경 치수가 서로 상이한 열에 위치하는 플리넘의 축선(O) 방향의 길이가 설정되어 있다. 그 때문에, 예혼합 튜브(13)의 증가에 수반해서 유로의 수가 증가해도, 플리넘 내를 흐르는 연료 가스(F)의 각 열에 있어서의 유량에 맞춰서, 축선(O)과 평행한 면의 유로 면적을 조정할 수 있다. 이것에 의해, 직경 방향의 유속을 높은 정밀도로 일정하게 할 수 있고, 보다 균일하게 혼합된 연료 가스(F)를 용이하게 분사할 수 있다.
또한, 각 열에 있어서의 예혼합 튜브(13)의 개수나 연료 가스(F)의 체적 유량에 의해서, 플리넘의 축선(O) 방향의 길이를 결정하는 것에 의해, 축선(O)과 직교하는 단면의 유로 면적에 대한 플리넘 내를 흐르는 연료 가스(F)의 각 열에 있어서의 축선(O)과 평행한 면의 유로 면적을 보다 정확하게 조정할 수 있다. 이것에 의해, 직경 방향의 유속을 보다 높은 정밀도로 일정하게 할 수 있고, 보다 한층 균일하게 혼합된 연료 가스(F)를 용이하게 분사할 수 있다.
또한, 예혼합 튜브(13)를 플리넘의 외측으로 향해 하류 지지 플레이트(12)보다 하류측을 향해 축선(O) 방향으로 돌출시킨다. 이것에 의해, 예혼합 튜브(13) 전체의 길이를 플리넘 내에 배치되어 있는 예혼합 튜브(13)의 길이보다 축선(O) 방향의 제 2 단부측으로 연장시킬 수 있다. 플리넘이 축선(O)의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 축선(O) 방향의 거리를 좁히도록 형성되어 있다. 플리넘 내에 배치되는 예혼합 튜브(13)의 길이는 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 짧아진다. 관재인 예혼합 튜브(13)는 축선(O) 방향으로 연재하는 길이가 짧아질수록 압력 손실이 작아진다. 그 때문에, 플리넘 내에 배치되어 있는 예혼합 튜브(13)는 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 압력 손실이 작아지고, 예혼합 튜브(13)가 배치되어 있는 축선(O)으로부터의 직경 방향의 위치에 의해서 압력 손실의 크기에 차이가 생겨 버린다. 그 때문에, 연료 도입 구멍(13a)으로부터 예혼합 튜브(13)에의 공급량도 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 커지는 것에 의해 차이가 생기고, 예혼합 튜브(13) 내를 흐르는 공기량에 차이가 생겨 버려 한번에 예혼합 가스를 공급할 수 없게 된다.
그러나, 예혼합 튜브(13)를 플리넘의 외측으로 향해 연장하는 것에 의해, 직경 방향의 배치되어 있는 위치가 상이한 예혼합 튜브(13)의 압력 손실의 차이의 비율을 저감할 수 있다. 그 때문에, 예혼합 튜브(13)의 배치 위치에 의하지 않고 연료 가스(F)의 공급량을 균일하게 할 수 있고, 보다 균일하게 혼합된 연료 가스(F)를 용이하게 분사하는 것이 가능해진다.
다음에, 도 3을 참조해서 제 2 실시형태의 연료 분사기(10)에 대해 설명한다.
제 2 실시형태에 있어서는 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이 제 2 실시형태의 연료 분사기(10)는 배치되는 복수의 예혼합 튜브(13)의 길이를 동일로 하고 있는 점에 대해서 제 1 실시형태와 상이하다.
즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시형태에서는, 동일한 길이로 플리넘의 외측으로 향해 축선(O) 방향의 제 1 단부측으로 돌출하는 예혼합 튜브(23)와, 예혼합 튜브(23)를 상류 지지 플레이트(11)의 상류측에서 지지하는 상류 예혼합 튜브 지지부(24)와, 제 1 실시형태와 동일의 상류 지지 플레이트(11) 및 하류 지지 플레이트(12)를 구비하고 있다.
예혼합 튜브(23)는 제 1 실시형태와 동일의 단면 형상을 갖고, 축선(O) 방향으로 연재해서 원통형상의 형상을 갖는 관재이다. 예혼합 튜브(23)는, 플리넘에 위치하는 부분에 예혼합 튜브(13)를 내외로 관통하는 연료 도입 구멍(13a)을 구비하고 있다. 예혼합 튜브(23)는, 축선(O) 방향의 제 1 단부측이 플리넘의 외측인 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측을 향해서 상류 지지 플레이트(11)보다 돌출되어 고정된다. 예혼합 튜브(23)는, 축선(O) 방향의 제 2 단부측이 하류 지지 플레이트(12)로부터 돌출되지 않고 면일이 되도록 고정되어 있다. 예혼합 튜브(23)는 길이가 동일한 것이 축선(O)을 중심으로 동심원상에 이간해서 복수 라인 배치된다. 예혼합 튜브(23)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 이것이 직경 방향으로 복수열 배치되어 있는 것으로 축선(O)을 중심으로 방사상으로 서서히 수를 늘리면서 배치되어 있다. 제 2 실시형태에 대해서도 제 1 실시형태와 마찬가지로, 5열에 걸쳐서 배치되어 있다.
상류 예혼합 튜브 지지부(24)는 상류 지지 플레이트(11)의 확경부(11a)와 대응하도록 내부를 오목하게 한 원통형상의 형상을 갖는다. 상류 예혼합 튜브 지지부(24)는 상류 지지 플레이트(11)를 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측으로부터 가리도록 배치되어 있다. 즉, 상류 예혼합 튜브 지지부(24)는, 상류 지지 플레이트(11)와 일체로 고정되는 것에 의해, 플리넘을 구획형성하는 상류 지지 플레이트(11) 및 하류 지지 플레이트(12)와 함께 외형 형상이 원주형상이다. 상류 예혼합 튜브 지지부(24)는 축선(O) 방향으로 연재하는 복수의 관통 구멍을 구비하고 있다. 상류 예혼합 튜브 지지부(24)는, 예혼합 튜브(13)를 이 관통 구멍에 삽통시키고, 예혼합 튜브(13)의 상류측의 단부와 면일이 되도록, 상류측의 단면에서 예혼합 튜브(13)를 고정하고 있다.
또한, 상류 예혼합 튜브 지지부(24)는, 예혼합 튜브 지지부(14)와 마찬가지로, 상류 지지 플레이트(11)로부터 돌출하는 예혼합 튜브(13)를 지지할 수 있으면 좋다. 상류 예혼합 튜브 지지부(24)는, 예를 들면 상류 지지 플레이트(11)로부터 상류측으로 이간한 위치에서 축선(O)을 중심으로 원판형상을 이루어서 배치되어 예혼합 튜브(13)를 지지하는 평판 부재이여도 좋다.
상기와 같은 제 2 실시형태의 연료 분사기(10)에 의하면, 예혼합 튜브(23)에 의해서, 배치되는 위치에 관련 없이 예혼합 튜브(13)의 축선(O) 방향의 길이를 모두 동일하게 하는 것에 의해, 플리넘의 형상에 관련 없이 예혼합 튜브(23)의 축선(O) 방향의 길이를 동일하게 할 수 있다. 그 때문에, 직경 방향이 상이한 위치에 배치된 예혼합 튜브(23) 내의 압력 손실을 일정으로 할 수 있다. 그 결과, 연료 도입 구멍(13a)으로부터 예혼합 튜브(23) 내에의 연료 가스(F)의 공급량을 직경 방향이 배치되어 있는 위치에 관련 없이 일정으로 할 수 있다. 이것에 의해, 보다 한층 균일하게 혼합된 연료 가스(F)를 용이하게 분사하는 것이 가능해진다.
다음에, 도 4를 참조해서 제 3 실시형태의 연료 분사기(10)에 대해 설명한다.
제 3 실시형태에 있어서는 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 교부하고 상세한 설명을 생략한다. 이 제 3 실시형태의 연료 분사기(10)는 플리넘 내에 연료 가스(F)의 흐름을 유도하는 연료 유도부(3)를 구비하고 있는 점에 대해 제 1 실시형태와 상이하다.
즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 3 실시형태에서는, 축선(O)을 중심으로 축선(O) 방향의 제 1 단부측으로부터 축선(O) 방향의 제 2 단부측을 향함에 따라서 점차 확경하는 연료 유도부(3)를 더 구비하고 있다.
연료 유도부(3)는 플리넘 내에 있어서의 하류 지지 플레이트(12)의 축선(O) 방향의 제 1 단부측의 면에 원추형의 바닥부가 고정되어 있다. 연료 유도부(3)는 축선(O)을 중심으로 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측으로부터 축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼면(3a)을 구비하는 원추형의 형상을 구비한다.
상기와 같은 제 3 실시형태의 연료 분사기(10)에 의하면, 축선(O)을 중심으로 연료 유도부(3)가, 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측으로부터 축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측을 향함에 따라서 점차 확경하는 테이퍼면(3a)을 구비하는 원추형의 형상을 갖는다. 그 때문에, 연료 송급 튜브(1)를 거쳐서 플리넘 내에 도입된 연료 가스(F)는, 연료 유도부(3)의 형상에 따라서 직경 방향 외측으로 향해 흐른다. 즉, 플리넘 내에 도입된 연료 가스(F)는 연료 유도부(3)에 의해서 직경 방향 외측으로 향해 유도되어, 직경 방향 외측으로 향해 유통하기 쉬워진다. 그 때문에, 직경 방향 외측에 배치된 예혼합 튜브(13)에나 연료 가스(F)가 공급되기 쉬워진다. 그 결과, 예혼합 튜브(13)가 배치되어 있는 위치에 관련 없이 연료 도입 구멍(13a)으로부터 공급되는 연료 가스(F)의 양을 보다 높은 정밀도로 일정하게 할 수 있다. 이것에 의해, 높은 정밀도로 균일하게 혼합된 연료 가스(F)를 용이하게 분사하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 상술한 형태로 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종의 변형을 허용한다. 예를 들면, 본 실시형태의 변형예로서 제 2 실시형태와 제 3 실시형태를 동시에 구비하는 연료 분사기(10)를 들 수 있다.
즉, 변형예는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시형태의 연료 분사기(10)가 연료 유도부(3)를 구비하고 있어도 좋다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조해 상술했지만, 각 실시형태에 있어서의 각 구성 및 그러한 조합 등은 일례이며, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경이 가능하다. 또한, 본 발명은 실시형태에 의해서 한정되는 일은 없고, 청구범위의 범위에 의해서만 한정된다.
또한, 본 실시형태에서는, 예혼합 튜브(13)가 축선(O) 방향의 제 1 단부측인 상류측이나 축선(O) 방향의 제 2 단부측인 하류측으로 돌출되어 있지만, 돌출하는 방향은 본 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 다른 방향이나 양 방향으로 향해 돌출되어 있어도 좋다. 예를 들면, 제 2 실시형태와 같이 동일한 길이의 예혼합 튜브(23)를 하류측을 향하여 돌출시켜도 좋다.
또한, 예혼합 튜브(13)가 축선(O)을 중심으로 5열에 걸쳐서 복수 배치되어 있지만, 5열로 한정되는 것은 아니고, 필요로 되는 연료 분사기(10)의 성능에 맞춰서 적당 선택되면 좋다.
또한, 예혼합 튜브 지지부(14)는 예혼합 튜브(13)를 축선(O)과 평행한 자세를 유지시키기 위해서 설치되어 있는 것이 바람직하지만, 설치되지 않아도 좋다. 그 경우, 예혼합 튜브(13) 자체에 강도를 갖게 해서 축선(O)과 평행한 자세를 유 지시키는 것이 바람직하다.
또한, 직경 방향의 유속을 일정으로 하도록 플리넘의 축선(O) 방향의 길이를 설정하는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 직경 방향뿐만 아니라 축선(O) 방향의 성분도 갖는 연료 가스(F)의 흐름 방향에 있어서의 연료 가스(F)의 유속을 일정으로 하도록 플리넘의 축선(O) 방향의 길이를 설정해도 좋다.
[산업상의 이용 가능성]
상술한 연료 분사기에 의하면, 플리넘을 축선의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 축선 방향의 거리를 좁히도록 형성하는 것에 의해, 균일하게 혼합된 연료 가스를 용이하게 분사할 수 있다.
O : 축선 F : 연료 가스
A : 공기 1 : 연료 송급 튜브
10 : 연료 분사기 11 : 상류 지지 플레이트
11a : 확경부 12 : 하류 지지 플레이트
12a : 원판부 12b : 원통부
13, 23 : 예혼합 튜브 13a : 연료 도입 구멍
131 : 제 1 열째 132 : 제 2 열째
133 : 제 3 열째 134 : 제 4 열째
135 : 제 5 열째 14 : 예혼합 튜브 지지부
24 : 상류 예혼합 튜브 지지부 3 : 연료 유도부

Claims (12)

  1. 축선 방향에 대해서 상류측으로부터 연료 가스와 공기가 도입되며, 상기 축선 방향의 하류측으로부터 상기 연료 가스와 상기 공기의 혼합 가스가 분사되는 연료 분사기로서,
    상기 연료 가스를 상기 연료 분사기에 공급하는 연료 송급 튜브와,
    상기 상류측에 배치되며, 상기 연료 송급 튜브와 접속하는 상류 지지 플레이트와,
    상기 상류 지지 플레이트보다 하류측에 배치되는 하류 지지 플레이트와,
    상기 상류 지지 플레이트와 상기 하류 지지 플레이트에 의해 내측에 구획형성되는 플리넘과,
    상기 상류측으로부터 상기 공기가 도입되며, 또한 상기 플리넘으로부터 상기 연료 가스가 공급되며, 상기 공기와 상기 연료 가스를 혼합하여 상기 축선 방향의 하류측으로부터 분사하는 것으로서, 상기 상류 지지 플레이트와 상기 하류 지지 플레이트에 지지되는 복수의 예혼합 튜브를 구비하고,
    상기 플리넘은 상기 축선의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 상기 축선 방향의 거리를 좁히도록 형성되고,
    상기 상류 지지 플레이트는, 하류로 향함에 따라서 상기 축선과의 거리가 점차 확대되고,
    상기 예혼합 튜브는, 상기 공기가 도입되는 상류 끝으로부터 혼합된 상기 공기 및 상기 연료 가스를 분사하는 하류 끝까지 일직선 형상으로 연장되어 있는
    연료 분사기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상류 지지 플레이트는 내부가 중공형상의 형상을 가지는
    연료 분사기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상류 지지 플레이트는 테이퍼 통형상의 형상을 가지는
    연료 분사기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 예혼합 튜브의 상기 축선 방향의 길이가 상기 직경 방향 외측으로 향함에 따라서 짧아지는
    연료 분사기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 예혼합 튜브의 상기 축선 방향의 길이는 동일한 길이인
    연료 분사기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 예혼합 튜브의 둘레 방향의 사이를 직경 방향으로 향하여 유통하는 상기 연료 가스의 유속이 일정으로 되도록, 상기 플리넘의 상기 축선 방향의 길이가 설정되는
    연료 분사기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플리넘 내에 있어서의 상기 하류 지지 플레이트의 상기 상류측의 면에 고정되며, 상기 축선을 중심으로 하여 상기 상류측으로부터 상기 하류측으로 향함에 따라서 점차 확대되며, 상기 연료 가스를 직경 방향 외측을 향함에 따라서 유도하는 연료 유도부를 구비하는
    연료 분사기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 예혼합 튜브는, 서로 동일한 단면 형상을 가지고 있는
    연료 분사기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 유도부는, 원추형의 형상을 가지는
    연료 분사기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 예혼합 튜브가, 상기 상류 지지 플레이트 또는 상기 하류 지지 플레이트의 적어도 한쪽보다 상기 플리넘의 외측으로 향하여 상기 축선 방향으로 돌출하고 있는
    연료 분사기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    복수의 상기 예혼합 튜브의 하류측은, 상기 하류 지지 플레이트보다 돌출되어 있는 경우, 복수의 상기 예혼합 튜브의 상류측은, 상기 상류 지지 플레이트로부터 돌출되지 않고 면일로 고정되어 있는
    연료 분사기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    복수의 상기 예혼합 튜브의 상류측은, 상기 상류 지지 플레이트보다 돌출되어 있는 경우, 복수의 상기 예혼합 튜브의 하류측은, 상기 하류 지지 플레이트로부터 돌출되지 않고 면일로 고정되어 있는
    연료 분사기.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9631816B2 (en) * 2014-11-26 2017-04-25 General Electric Company Bundled tube fuel nozzle
US10641175B2 (en) * 2016-03-25 2020-05-05 General Electric Company Panel fuel injector
DE102016118633B4 (de) * 2016-09-30 2021-03-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Brennerkopf, Brennersystem und Verwendung des Brennersystems
US11525578B2 (en) * 2017-08-16 2022-12-13 General Electric Company Dynamics-mitigating adapter for bundled tube fuel nozzle
JP6995696B2 (ja) * 2018-05-28 2022-01-17 三菱重工業株式会社 燃料噴射装置及びガスタービン
US10948188B2 (en) * 2018-12-12 2021-03-16 Solar Turbines Incorporated Fuel injector with perforated plate
CN113339794B (zh) * 2021-05-19 2023-06-27 清华大学山西清洁能源研究院 低氮燃烧器
US11828465B2 (en) * 2022-01-21 2023-11-28 General Electric Company Combustor fuel assembly
KR102619152B1 (ko) 2022-02-21 2023-12-27 두산에너빌리티 주식회사 연소기용 노즐, 연소기, 및 이를 포함하는 가스 터빈

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019542A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 General Electric Co <Ge> タービンエンジン用予混合装置
US20120055167A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 General Electric Company Apparatus and method for mixing fuel in a gas turbine nozzle
US20130104556A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 General Electric Company System and method for reducing combustion dynamics and nox in a combustor

Family Cites Families (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2474547A (en) * 1945-09-07 1949-06-28 Rocky Mountain Gas Equipment C Gas burner and pilot
BE507258A (ko) * 1950-12-02
US2612023A (en) * 1950-12-23 1952-09-30 A V Roe Canada Ltd Cooling of gas turbine engine flame tubes
US2830439A (en) * 1954-02-24 1958-04-15 Rolls Royce Combustion equipment for gas turbines with hot gas extraction and mixing means
US2949012A (en) * 1957-03-01 1960-08-16 Snecma Vaporisation burner device
GB1136543A (en) * 1966-02-21 1968-12-11 Rolls Royce Liquid fuel combustion apparatus for gas turbine engines
GB1427146A (en) * 1972-09-07 1976-03-10 Rolls Royce Combustion apparatus for gas turbine engines
US4100733A (en) * 1976-10-04 1978-07-18 United Technologies Corporation Premix combustor
JPS57207711A (en) * 1981-06-15 1982-12-20 Hitachi Ltd Premixture and revolving burner
DE3361535D1 (en) * 1982-05-28 1986-01-30 Bbc Brown Boveri & Cie Gas turbine combustion chamber and method of operating it
US4763481A (en) * 1985-06-07 1988-08-16 Ruston Gas Turbines Limited Combustor for gas turbine engine
GB2198518B (en) * 1986-12-10 1990-08-01 Rolls Royce Plc Combustion apparatus for a gas turbine engine
US4919849A (en) * 1988-12-23 1990-04-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Gas-liquid mixing process and apparatus
US5235814A (en) * 1991-08-01 1993-08-17 General Electric Company Flashback resistant fuel staged premixed combustor
EP0540167A1 (en) * 1991-09-27 1993-05-05 General Electric Company A fuel staged premixed dry low NOx combustor
US5263325A (en) 1991-12-16 1993-11-23 United Technologies Corporation Low NOx combustion
US5361586A (en) * 1993-04-15 1994-11-08 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine ultra low NOx combustor
JPH0942672A (ja) * 1995-08-04 1997-02-14 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
US5927076A (en) * 1996-10-22 1999-07-27 Westinghouse Electric Corporation Multiple venturi ultra-low nox combustor
US6092363A (en) * 1998-06-19 2000-07-25 Siemens Westinghouse Power Corporation Low Nox combustor having dual fuel injection system
US6415608B1 (en) * 2000-09-26 2002-07-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Piloted rich-catalytic lean-burn hybrid combustor
US6460345B1 (en) * 2000-11-14 2002-10-08 General Electric Company Catalytic combustor flow conditioner and method for providing uniform gasvelocity distribution
US6536216B2 (en) 2000-12-08 2003-03-25 General Electric Company Apparatus for injecting fuel into gas turbine engines
US6530222B2 (en) * 2001-07-13 2003-03-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Swirled diffusion dump combustor
US6820424B2 (en) * 2001-09-12 2004-11-23 Allison Advanced Development Company Combustor module
US7827797B2 (en) * 2006-09-05 2010-11-09 General Electric Company Injection assembly for a combustor
EP1985926B1 (en) * 2007-04-26 2018-09-05 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Combustion equipment and combustion method
US20090061369A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 Gas Technology Institute Multi-response time burner system for controlling combustion driven pulsation
US20090111063A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 General Electric Company Lean premixed, radial inflow, multi-annular staged nozzle, can-annular, dual-fuel combustor
JP2009156542A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃焼器
US7578130B1 (en) * 2008-05-20 2009-08-25 General Electric Company Methods and systems for combustion dynamics reduction
US8112999B2 (en) * 2008-08-05 2012-02-14 General Electric Company Turbomachine injection nozzle including a coolant delivery system
US8209986B2 (en) 2008-10-29 2012-07-03 General Electric Company Multi-tube thermal fuse for nozzle protection from a flame holding or flashback event
US8539773B2 (en) * 2009-02-04 2013-09-24 General Electric Company Premixed direct injection nozzle for highly reactive fuels
US8424311B2 (en) * 2009-02-27 2013-04-23 General Electric Company Premixed direct injection disk
US8234871B2 (en) * 2009-03-18 2012-08-07 General Electric Company Method and apparatus for delivery of a fuel and combustion air mixture to a gas turbine engine using fuel distribution grooves in a manifold disk with discrete air passages
JP4934696B2 (ja) * 2009-03-26 2012-05-16 株式会社日立製作所 バーナ及び燃焼器
US8157189B2 (en) * 2009-04-03 2012-04-17 General Electric Company Premixing direct injector
US8616002B2 (en) * 2009-07-23 2013-12-31 General Electric Company Gas turbine premixing systems
US8181891B2 (en) * 2009-09-08 2012-05-22 General Electric Company Monolithic fuel injector and related manufacturing method
US8794545B2 (en) * 2009-09-25 2014-08-05 General Electric Company Internal baffling for fuel injector
US8276385B2 (en) * 2009-10-08 2012-10-02 General Electric Company Staged multi-tube premixing injector
US8141363B2 (en) * 2009-10-08 2012-03-27 General Electric Company Apparatus and method for cooling nozzles
US8959921B2 (en) * 2010-07-13 2015-02-24 General Electric Company Flame tolerant secondary fuel nozzle
US8613197B2 (en) * 2010-08-05 2013-12-24 General Electric Company Turbine combustor with fuel nozzles having inner and outer fuel circuits
US8464537B2 (en) * 2010-10-21 2013-06-18 General Electric Company Fuel nozzle for combustor
US8322143B2 (en) * 2011-01-18 2012-12-04 General Electric Company System and method for injecting fuel
US20120180487A1 (en) * 2011-01-19 2012-07-19 General Electric Company System for flow control in multi-tube fuel nozzle
US8875516B2 (en) * 2011-02-04 2014-11-04 General Electric Company Turbine combustor configured for high-frequency dynamics mitigation and related method
US9506654B2 (en) * 2011-08-19 2016-11-29 General Electric Company System and method for reducing combustion dynamics in a combustor
US8387399B1 (en) * 2011-09-12 2013-03-05 General Electric Company System and method for controlling a combustor assembly
US8984887B2 (en) * 2011-09-25 2015-03-24 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor
US8801428B2 (en) * 2011-10-04 2014-08-12 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor
US8943832B2 (en) * 2011-10-26 2015-02-03 General Electric Company Fuel nozzle assembly for use in turbine engines and methods of assembling same
US20130115561A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor
US9033699B2 (en) * 2011-11-11 2015-05-19 General Electric Company Combustor
US9004912B2 (en) * 2011-11-11 2015-04-14 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor
US8894407B2 (en) * 2011-11-11 2014-11-25 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor
US8438851B1 (en) * 2012-01-03 2013-05-14 General Electric Company Combustor assembly for use in a turbine engine and methods of assembling same
US9366440B2 (en) 2012-01-04 2016-06-14 General Electric Company Fuel nozzles with mixing tubes surrounding a liquid fuel cartridge for injecting fuel in a gas turbine combustor
US9322557B2 (en) 2012-01-05 2016-04-26 General Electric Company Combustor and method for distributing fuel in the combustor
US9134030B2 (en) * 2012-01-23 2015-09-15 General Electric Company Micromixer of turbine system
US20130192234A1 (en) * 2012-01-26 2013-08-01 General Electric Company Bundled multi-tube nozzle assembly
US9341376B2 (en) * 2012-02-20 2016-05-17 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor
US8511086B1 (en) * 2012-03-01 2013-08-20 General Electric Company System and method for reducing combustion dynamics in a combustor
US9163839B2 (en) 2012-03-19 2015-10-20 General Electric Company Micromixer combustion head end assembly
US8904798B2 (en) * 2012-07-31 2014-12-09 General Electric Company Combustor
US8966909B2 (en) * 2012-08-21 2015-03-03 General Electric Company System for reducing combustion dynamics
US9562689B2 (en) * 2012-08-23 2017-02-07 General Electric Company Seal for fuel distribution plate
US8756934B2 (en) * 2012-10-30 2014-06-24 General Electric Company Combustor cap assembly
US9291103B2 (en) * 2012-12-05 2016-03-22 General Electric Company Fuel nozzle for a combustor of a gas turbine engine
US9353950B2 (en) * 2012-12-10 2016-05-31 General Electric Company System for reducing combustion dynamics and NOx in a combustor
PL402185A1 (pl) * 2012-12-21 2014-06-23 General Electric Company Połączona instalacja ściekowa do silników turbinowych
US9151503B2 (en) * 2013-01-04 2015-10-06 General Electric Company Coaxial fuel supply for a micromixer
US9650959B2 (en) * 2013-03-12 2017-05-16 General Electric Company Fuel-air mixing system with mixing chambers of various lengths for gas turbine system
US9759425B2 (en) * 2013-03-12 2017-09-12 General Electric Company System and method having multi-tube fuel nozzle with multiple fuel injectors
US9476592B2 (en) * 2013-09-19 2016-10-25 General Electric Company System for injecting fuel in a gas turbine combustor
WO2015068212A1 (ja) * 2013-11-05 2015-05-14 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器
US9482433B2 (en) * 2013-11-11 2016-11-01 Woodward, Inc. Multi-swirler fuel/air mixer with centralized fuel injection
US9423135B2 (en) * 2013-11-21 2016-08-23 General Electric Company Combustor having mixing tube bundle with baffle arrangement for directing fuel
US9500370B2 (en) * 2013-12-20 2016-11-22 General Electric Company Apparatus for mixing fuel in a gas turbine nozzle
JP6460716B2 (ja) * 2014-10-14 2019-01-30 三菱重工業株式会社 燃料噴射器
US9631816B2 (en) * 2014-11-26 2017-04-25 General Electric Company Bundled tube fuel nozzle
US20160238255A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-18 Delavan Inc Enhanced turbulent mixing
JP6422412B2 (ja) * 2015-09-10 2018-11-14 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器
RU2015156419A (ru) * 2015-12-28 2017-07-04 Дженерал Электрик Компани Узел топливной форсунки, выполненный со стабилизатором пламени предварительно перемешанной смеси
US10309653B2 (en) * 2016-03-04 2019-06-04 General Electric Company Bundled tube fuel nozzle with internal cooling
US10641175B2 (en) * 2016-03-25 2020-05-05 General Electric Company Panel fuel injector
US20170343216A1 (en) * 2016-05-27 2017-11-30 General Electric Company Fuel Nozzle Assembly with Tube Damping

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019542A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 General Electric Co <Ge> タービンエンジン用予混合装置
US20120055167A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 General Electric Company Apparatus and method for mixing fuel in a gas turbine nozzle
US20130104556A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 General Electric Company System and method for reducing combustion dynamics and nox in a combustor

Also Published As

Publication number Publication date
JP6033457B2 (ja) 2016-11-30
KR20160015371A (ko) 2016-02-12
CN106907740A (zh) 2017-06-30
CN106907740B (zh) 2019-07-05
US10274200B2 (en) 2019-04-30
CN105452774A (zh) 2016-03-30
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