JP2016505802A - 改良型燃料供給回路を備えるターボ機械燃焼アセンブリ - Google Patents

改良型燃料供給回路を備えるターボ機械燃焼アセンブリ Download PDF

Info

Publication number
JP2016505802A
JP2016505802A JP2015554231A JP2015554231A JP2016505802A JP 2016505802 A JP2016505802 A JP 2016505802A JP 2015554231 A JP2015554231 A JP 2015554231A JP 2015554231 A JP2015554231 A JP 2015554231A JP 2016505802 A JP2016505802 A JP 2016505802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injector
fuel
combustion
chamber
turbomachine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015554231A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6326429B2 (ja
Inventor
バデ,ジャン・ピエール
ベルディエール,ユベール・パスカル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Helicopter Engines SAS
Original Assignee
Turbomeca SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Turbomeca SA filed Critical Turbomeca SA
Publication of JP2016505802A publication Critical patent/JP2016505802A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6326429B2 publication Critical patent/JP6326429B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • F02C7/228Dividing fuel between various burners
    • 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
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/32Control of fuel supply characterised by throttling of fuel
    • F02C9/34Joint control of separate flows to main and auxiliary burners
    • 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
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/30Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices
    • F23R3/32Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices being tubular
    • 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
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • 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
    • 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
    • F23R3/50Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

ターボ機械燃焼アセンブリ(1)は、燃焼チャンバ(10)と、少なくとも1つの始動インジェクタ(17)と、燃焼チャンバの外周に一定の角度間隔で分布された複数の主インジェクタ(18)と、を備え、各始動インジェクタは、そこから等しい距離で2つの連続する主インジェクタの間に位置しており、アセンブリはさらにインジェクタに燃料を供給する燃料供給回路(40)を備え、このアセンブリにおいて、燃焼チャンバは、環状チャンバ末端壁(16)によって接続されている、2つの軸対称な壁−外側壁(14)および内側壁(12)−によって区切られており、燃料供給回路は、連続的に少なくとも1つの始動インジェクタに供給するように設計されており、各連続供給始動インジェクタは、チャンバ末端壁に向かって配向されており、120?から180?の間の幅で燃料のスプレー(F)を拡散する寸法になっており、その間に始動インジェクタが位置する主インジェクタ(18’)によって注入された燃料の流量は、別の主インジェクタ(18)によって注入された流量と比較して少ない。

Description

本発明はターボ機械の分野に関し、より具体的には、燃焼チャンバ、ならびに燃焼チャンバの始動および燃料供給専用の複数のインジェクタを備える、ターボ機械燃焼アセンブリの分野に関する。
図1を参照すると、ターボ機械1は従来、ケーシング30に収容された燃焼チャンバ10とディストリビュータ20とを含み、燃焼チャンバは、内外に重なって延在し、環状チャンバ末端壁16によって接続されている、軸対称の外壁14および内壁12によって区切られている。
ケーシングはまた、燃焼チャンバの内壁12および外壁14がそれぞれ締結される内壁32および外壁31も有する。
空気と燃料との混合物が複数のインジェクタによって燃焼チャンバ内に注入されるが、この混合物は、ターボ機械を推進するために必要とされるエネルギーを生成するために燃焼される。
始動インジェクタ17を含むいくつかのタイプのインジェクタが燃焼チャンバ内に配置され、これらは少なくとも1つの点火プラグを備える点火システムの一部を形成する。この点火システムは、空気燃料混合物を燃やし、燃焼を開始し、これを主インジェクタまで広げることを、可能にする。始動インジェクタは一般的に、燃焼チャンバの外壁に形成された開口を通じて、燃焼チャンバに進入する。
インジェクタを特徴付けるために、L/h単位のインジェクタの流量をインジェクタの入力と出力での圧力の間の注入された混合物のバール単位の圧力差の平方根で割ったものに等しい、フロー数(FN)として知られる量が使用される。
任意のターボ機械において、始動インジェクタのフロー数は主インジェクタのフロー数よりも小さい。機械の主インジェクタのフロー数は通常、同じ機械の始動インジェクタのフロー数の3倍から10倍である。
始動インジェクタのフロー数は通常1から4の間、好ましくは1.5から2の間であるが、主インジェクタのフロー数は通常4より大きく、たとえば5から15の間、有利には7から12の間である。
このフロー数の差は、インジェクタの機能性の違いの結果である:始動インジェクタによるチャンバ内の燃焼の開始はわずかな量の燃料しか必要としないが、その一方でターボ機械にその動力を与えるための主インジェクタによるチャンバ内の燃焼の継続は、はるかに高い流量を必要とする。当然ながら、主インジェクタまたは始動インジェクタのFN値は、エンジンの動力および熱力学サイクルによって決まる。
いわゆる「ロッド」チャンバにおいて、各主インジェクタは予蒸発ロッド19に向かって開放しており、これは燃焼チャンバ内に向かって開放している2つの排気口を備えるダクトを含む。
動作中、始動インジェクタは、点火プラグを用いて燃料に点火することによって燃焼を開始し、こうして予蒸発ロッドを加熱する。
主インジェクタはその後、ロッド内に燃料を噴霧することによって、チャンバ内の燃焼を継続するために燃料供給される。このステップの間、始動インジェクタへの燃料の供給は停止し、これらは詰まりを生じる可能性のあるコークス化を回避するために排出される。
図2aおよび図2bは、始動インジェクタに燃料が供給されるチャンバの点火の段階、および前記インジェクタの排出の段階のそれぞれにおいて、この燃焼サイクルの実施を可能にする燃料供給回路を示す。
燃料供給回路40は、始動インジェクタ43用の供給ダクトと、主インジェクタ18用の燃料供給ダクト44と、燃料供給ダクトと流体連通していてこれらに燃料を供給するのに適している燃料分配ダクト42と、を備える。
回路はさらに、図2bに示されるように作動されたときに分配ダクト42と始動インジェクタ用供給ダクト43との間の流体連通を遮断する始動電磁弁47によって作動される、始動インジェクタの中身を大気中に排出するための回路46を有する。
燃料供給回路40はまた、始動インジェクタの燃料供給ダクトとの接続の下流の燃料ダクト内の圧力が所定の閾値よりも低いときに、主インジェクタ44の燃料供給ダクトと回路の残部との間の流体連通を遮断するのに適している、チェック弁45も備える。このためこの弁45は、モータ速度を増加させるために点火が行われた後に燃焼チャンバ内に注入される燃料の流量の増加に続いて、分配回路の圧力の増加と同時に開放される。
最後に、燃焼チャンバは、ターボ機械がその始動後速度にあるときに燃焼チャンバを再点火する必要性を回避するために、突然の減速の場合の耐消火機能を含む。
この耐消火機能は、供給回路内の燃料圧力が低すぎる場合に圧倒的に動力供給されるインジェクタである、優先主インジェクタ180を使用することによって、保証される。これを実現するために、流量の減少の場合にこのダクトとの流体連通を遮断するため、優先インジェクタの供給回路49と別のインジェクタの供給ダクト44との間に、分配弁48が設けられる。
したがって供給回路は、回路が含む部品の数が多いため、製造コストが高い複雑なアセンブリである。
本発明の目的は、簡素化された燃料供給回路を備えるターボ機械燃焼アセンブリを提案することによって、上述の問題を解決することである。
これに関連して、本発明は、
燃焼チャンバと、
チャンバ内の燃焼を開始するのに適した、少なくとも1つの始動インジェクタと、
燃焼チャンバの外周に一定の環状間隔で分布され、燃焼が開始されたときに燃焼チャンバに燃料を供給するように設計されている、複数の主インジェクタと、
インジェクタ用の燃料供給回路と、
を備えるターボ機械燃焼アセンブリであって、
燃焼チャンバは、内外に重なって延在し、環状チャンバ末端壁によって接続されている、2つの軸対称の外壁および内壁によって区切られており、燃焼アセンブリは、燃料供給回路が、燃焼の開始を通じて、および燃焼が開始されたときに燃料がチャンバに供給されたときに、前記インジェクタに燃料が供給されるように、連続的に少なくとも1つの始動インジェクタに燃料を供給するように設計されていること、
各連続供給始動インジェクタはチャンバ末端壁に向かって配向されており、120°から180°の間の第一方向の開口角を有する燃料のスプレーを拡散する寸法になっていること、
その間に始動インジェクタが位置する主インジェクタによって注入された燃料の流れは、別の主インジェクタによって注入された流れと比較して少ないこと、および
各始動インジェクタは、そこから等しい距離で、2つの連続する主インジェクタの間に位置すること、
を特徴とする、ターボ機械燃焼アセンブリを提案する。
有利なことに、ただし選択的に、本発明による燃焼アセンブリはさらに、以下の特徴のうちの少なくとも1つを有することができる:
−供給回路は、すべての始動インジェクタに連続的に供給するように設計されている。
−その間に各始動インジェクタが位置する主インジェクタについて、インジェクタの入力および出力での圧力の間の燃料混合物の圧力差の平方根で割った流量の比率は、別の主インジェクタの前記比率よりも低い。
−各連続供給始動インジェクタは、第一方向に対して直角な第二寸法に15から35°の開口角を有するスプレーを拡散する寸法になっている。
−燃焼チャンバは、空気力学的または航空力学的インジェクタタイプを有するチャンバである。
チャンバは予蒸発ロッドタイプであり、各予蒸発ロッドは、主インジェクタによって注入された燃料がチャンバ末端壁に向かって配向されるような形状になっている。
−燃焼チャンバは、
その内壁に、複数の吸気口と、
その外壁に、複数のいわゆる希釈用開口と、を備え、
前記開口の数および直径は、燃焼チャンバ内で吸気を分配するように、および前記チャンバ内に温度場の均一性を持続するように、設計されている。
−燃焼チャンバは逆流チャンバである。
−燃料供給回路は、
始動インジェクタ用の供給ダクトと、
主インジェクタ用の供給ダクトと、
供給ダクトと流体連通していて、前記ダクトに燃料を供給するように設計されている、燃料分配ダクトと、を備え、
供給回路はさらに、分配ダクト内の燃料圧力が所定の閾値未満であるときに、燃料分配ダクトと主インジェクタ用の供給ダクトとの間の流体連通を遮断するように設計された分配システムを備える。
−分配システムはさらに、少ない流量を有する主インジェクタと別の主インジェクタとの間に燃料の流れを分配するように設計されている。
始動インジェクタへの燃料の連続供給のおかげで、燃料供給回路はもはや排出回路を包含する必要がない。
加えて、始動インジェクタに燃料を連続的に供給するということは、たとえばターボ機械速度の減少の場合など、主インジェクタへの燃料の流れが急速に減少した場合であっても、チャンバが点火されたまま維持することを可能にする。したがって、優先インジェクタ機能、およびこの目的のために供給された燃料供給回路の適合が、省略される。
さらに、始動インジェクタによって拡散された燃料のスプレーを適合させ、別の主インジェクタと比較して始動インジェクタに隣接する主インジェクタの流量を減少させるということは、燃焼チャンバ内の燃料の均一性を持続し、したがってチャンバの下流の部品の寿命を維持することを、可能にする。
本発明のその他の特徴、目的、および利点は、純粋に説明目的であって非限定的な、そして以下の添付図面を参照して読まれるべき、以下の説明より明らかになるだろう。
すでに説明された、従来技術によるターボ機械の軸方向断面図である。 やはりすでに説明された、始動インジェクタの供給段階の、従来技術によるターボ機械のインジェクタ用の燃料供給回路を示す図である。 やはりすでに説明された、前記インジェクタの排出段階の間の、従来技術によるターボ機械のインジェクタ用の燃料供給回路を示す図である。 予蒸発ロッドタイプの燃焼チャンバを備えるターボ機械の部分断面図である。 空気力学的または航空力学的インジェクタを有する燃焼チャンバを備えるターボ機械の部分断面図である。 ターボ機械のインジェクタ用の燃料供給回路を示す図である。 ターボ機械の断面図である。 ターボ機械の燃焼チャンバの部分斜視図である。
図3aおよび図3bを参照すると、燃焼チャンバ10およびケーシング30(図3bに示される)を備えるターボ機械燃焼アセンブリ1が示されており、燃焼チャンバ10は、内外に重なって延在し、環状チャンバ末端壁16によって接続されている、軸対称の外壁14および内壁12によって区切られている。
ケーシングはまた、燃焼チャンバの内壁12および外壁14がそれぞれ締結される、外壁31(図3bに示される)および内壁(図3bには示されない)も備える。
ターボ機械1はさらに、少なくとも1つの始動インジェクタ17、好ましくは少なくとも2つの始動インジェクタ17と、複数の主インジェクタ18、好ましくはたとえば8つの主インジェクタなど少なくとも3つの主インジェクタ18と、を含む複数の燃料インジェクタを備える。
点火システムは、少なくとも1つの始動インジェクタ17と、インジェクタ17によって送達された燃料のスプレーに点火してチャンバ内の燃焼を開始するのに適した2つの点火プラグ(図示せず)と、を備える。
図3aに示される、ターボ機械の第一の実施形態によれば、燃焼チャンバは、各主インジェクタ18が、それ自体チャンバの内部に開放している予蒸発ロッド19の中に向かって開放している、予蒸発ロッドタイプである。各予蒸発ロッドは、2つの開口を通じて燃焼チャンバ内に向かって開放しているダクトを備える。
予蒸発ロッド19は、燃焼チャンバ10の外壁14またはチャンバ末端壁16に形成され、その末端がチャンバ末端壁に向かって湾曲しているT字型セクションを有する、開口を通じて燃焼チャンバに進入する。
図3bに示される、ターボ機械の第二の実施形態によれば、主インジェクタ18は空気力学的または航空力学的タイプであり、チャンバ末端壁16に形成された開口を通じてチャンバ10に直接進入する。
有利なことに、燃焼チャンバは逆流タイプである。
ターボ機械1はまた、インジェクタ用の燃料供給回路40も備えるが、前記回路は図4に示されている。
燃料供給回路は、そこから燃料が燃料分配ダクト42に沿って回路に進入する、燃料注入口41を備える。
燃料分配ダクトは、始動インジェクタ用の供給ダクト43によって始動インジェクタに、および主インジェクタ用の供給ダクト44によって主インジェクタに、接続されている。
燃料供給回路は、点火プラグによって燃料に点火される、燃焼を開始するステップの間、および燃焼がすでに開始している場合、チャンバに燃料を供給するその後のステップの間の両方で、始動インジェクタに燃料が供給されるように、連続的に始動インジェクタに燃料を供給するように設計されている。
始動インジェクタへの燃料の連続供給を続けるために、回路は、たとえば分配ダクト内の燃料の圧力が所定の閾値未満であるときに、燃料分配ダクトと主インジェクタ用供給ダクトとの間の流体連通を遮断するように設計された分配システム、分配システム45を備える。
燃料はこうして始動インジェクタを優先するように配向されるが、これは、主インジェクタに供給される、たとえばターボ機械の速度の上昇に続く、燃料圧力の増加時のみである。
始動インジェクタは連続的に供給されるので、これを空にする必要はない。したがって、排出回路は省略され、燃料供給回路は簡素化される。
さらに、始動インジェクタはこの機能を、恒久的に燃料が供給されることによって実行するので、優先インジェクタ機能もまた省略される:ターボ機械の速度の低下の場合でも、始動インジェクタは燃料供給されたままであり、チャンバの内部の燃焼を継続することによって耐消火機能を引き継ぐ。
これにより、1つの主インジェクタを優先させることを可能にするインジェクタの分配弁は省略され、燃料供給回路はさらに簡素化されてさらに安価に製造されるようになる。
燃焼チャンバの構造およびインジェクタの位置は、チャンバの内部およびチャンバ出力における温度場の良好な均一性を持続するのに適していなければならない。
これを行うために、図3aに戻ると、燃焼チャンバが予蒸発ロッドタイプである場合、始動インジェクタ17および予蒸発ロッド19の出口開口は、チャンバ末端壁16に向かって配向されている。
あるいは、図3bに示されるような、空気力学的または航空力学的インジェクタを有する燃焼チャンバの場合には、始動インジェクタ17はチャンバ末端壁に向かって配向されている。
このように、燃料は、「再循環」として知られる、燃料を燃焼させる流動ストリーム内に直接注入される。
これにより、始動インジェクタ17によって出力された燃料が、燃焼チャンバの一次領域、すなわち蒸発および燃焼が行われる領域内で費やすことができる時間を、延長させる。一次領域における燃料の燃焼はこのようにほぼすべてであり、これにより、始動インジェクタの連続使用が全体的な燃焼効率または汚染物質排出量に対して悪影響を及ぼさないように、始動インジェクタによって注入された燃料が、予蒸発ロッドによって注入された燃料と同じように振る舞うことを可能にする。
加えて、「フラットスプレー」タイプの、すなわちスプレーの断面F(図5参照)が、第一方向において120°から180°の間の大きい開口角、および第一方向に対して直角な第二方向において15から35°の間の小さい開口角を有するタイプの、始動インジェクタが使用される。
始動インジェクタのスプレーは、図5に示されるように、小さい開口角に一致する第二方向がターボ機械の軸を中心に半径方向となるように、チャンバ末端壁に対して配向される。
フラットスプレー始動インジェクタの使用は、より広い角度セクタにわたって燃料の正常寄与を拡散して、燃焼チャンバの一次領域内で均一な温度場を得ることを、可能にする。
加えて、図5を参照すると、主インジェクタ18は、燃焼チャンバの外周に規則的に、すなわち2つの連続する主インジェクタの間に一定の角度間隔を有して、分布している。
始動インジェクタは、主インジェクタが開放している予蒸発ロッドの開口が、始動インジェクタのスプレーの末端に対向して位置するように、2つの連続する主インジェクタの間に、そこから等距離で、位置している。
始動インジェクタの近傍の燃焼領域における燃料の局所的な過剰濃度、すなわち定常的に供給されている始動インジェクタによって生成された局所的流量の余剰を回避するために、その間に始動インジェクタが位置する主インジェクタ18’は、別の主インジェクタ18の流量と比較して少ない流量を有する。
この流量の減少は、インジェクタ18のものと比較してインジェクタ18’のフロー数を減少させることによって、得られる。具体的にはこれは、主インジェクタ18および18’に同じ注入圧力を提供するという利点を有し、これはインジェクタの上流の燃料回路を簡素化することを可能にする。
非限定例として、1組の主インジェクタは4より大きいフロー数を有し、これはたとえば5から15の間、有利には7から12の間であり、しかし有利なことに、インジェクタ18’の少ないフロー数は6から8の間、好ましくは7に等しく、別の主インジェクタのフロー数は9以上である。その一方で始動インジェクタのフロー数は1から4の間、好ましくは1.5から2の間である。
当然ながらインジェクタのフロー数は、ターボ機械のサイズ、インジェクタの数、あるいは最大燃料流量などの可変パラメータによって決まる。当業者は、これらのインジェクタが装着されたターボ機械に応じて、使用される様々なインジェクタのフロー数の値を調整することができるようになる。
最後に、高出力速度では、フロー数値は、予蒸発ロッドに対応するチャンバセクタと予蒸発ロッドおよび始動インジェクタに対応するセクタとの間の燃料流量の差を最小化するように、調整されなければならない。
たとえば、ターボ機械が8つの主インジェクタを備える場合、そのうちの4つは少ないフロー数を有することができる。
図5に戻ると、インジェクタ18’の流量が別の主インジェクタ18のものと比較して少ない場合、フロー数を減少させることなく、分配システム45はまた、様々なタイプのインジェクタの間に燃料の流れを分配するようにも設計されている(すなわち、インジェクタ18’に少ない流れを分配する)。この点に関してこれはさらに、前記インジェクタ18’に供給される燃料がインジェクタ18に供給されるものとは異なる圧力になれるようにするため、有利なことにインジェクタ18用の供給ダクト44とは無関係に、インジェクタ18’用の供給ダクト44’を備えることができる。
図6を参照すると、燃焼チャンバが部分斜視図に示されている。チャンバは、チャンバ末端壁から、「一次孔」として知られる燃焼チャンバ10の内壁12上に位置する吸気口13の軸方向位置に一致する軸方向位置まで延在する、一次領域を含み、軸方向位置はターボ機械の軸と平行に測定される。この軸方向位置はたとえば、チャンバ末端壁から約40mmの位置である。
吸気口15は、各予蒸発ロッド19について、2つの吸気口がロッドの1つの開口に対向するように、および1つの吸気口がロッドの別の開口に対向するように、燃焼チャンバの外周に分布している。
いわゆる希釈領域は、一次領域から、チャンバの外壁14上に位置する希釈用開口15の軸方向位置に一致する軸方向位置まで延在し、この軸方向位置はチャンバ末端16からおよそ70mmである。
希釈用開口の数および直径、および/または吸気開口の数および直径は、チャンバ内への吸気の割合を角度的に適合させるようになっていてもよい。これにより、燃焼チャンバ内の温度場を制御すること、たとえば始動インジェクタへの燃料の連続供給による燃料濃度の瞬時的増加によって発生するいかなるホットスポットも除去することを、可能にする。この適合は、特に燃焼チャンバの下流で、ターボ機械の部品の寿命を持続できるようにする。
たとえば、希釈用開口および吸気開口は、4から7mmの間、好ましくは5から6mmの間の直径を有することができる。これにより、燃焼チャンバ内のいかなるホットスポットも除去できるようにし、こうしてターボ機械部品の寿命を持続させる。当然ながら、一次開口および希釈用開口の数およびサイズは、ターボ機械のサイズ、インジェクタの数、あるいはエンジン内への空気の流量などの可変パラメータによって決まる。当業者は、燃焼チャンバが装着されたターボ機械に応じて、開口の数およびサイズを調整することができるようになる。
このように、ターボ機械の部品の寿命を損なうことなく、始動インジェクタへの連続供給によってその燃料供給回路が簡素化された、ターボ機械が提案される。

Claims (11)

  1. ターボ機械燃焼アセンブリ(1)であって、
    燃焼チャンバ(10)と、
    チャンバ内の燃焼を開始するのに適した、少なくとも1つの始動インジェクタ(17)と、
    燃焼チャンバの外周に一定の環状間隔で分布され、燃焼が開始されたときに燃焼チャンバに燃料を供給するように設計されている、複数の主インジェクタ(18)と、
    インジェクタ用の燃料供給回路(40)と、を備え、
    燃焼チャンバ(10)は、内外に重なって延在し、環状チャンバ末端壁(16)によって接続されている、2つの軸対称の外壁(14)および内壁(12)によって区切られており、
    燃焼アセンブリは、
    燃料供給回路(40)が、燃焼の開始を通じて、および燃焼が開始されたときに燃料がチャンバに供給されたときに、前記インジェクタに燃料が供給されるように、連続的に少なくとも1つの始動インジェクタに燃料を供給するように設計されていること、
    各連続供給始動インジェクタ(17)は、チャンバ末端壁(16)に向かって配向されており、120°から180°の間の第一方向の開口角を有する燃料のスプレー(F)を拡散する寸法になっていること、
    その間に始動インジェクタ(17)が位置する主インジェクタ(18’)によって注入された燃料の流れは、別の主インジェクタ(18)によって注入された流れと比較して少ないこと、および
    各始動インジェクタ(17)は、そこから等しい距離で2つの連続する主インジェクタ(18’)の間に位置すること、
    を特徴とする、ターボ機械燃焼アセンブリ。
  2. 供給回路(40)が、すべての始動インジェクタ(17)に連続的に供給するように設計されている、請求項1に記載のターボ機械燃焼アセンブリ。
  3. その間に各始動インジェクタが位置する主インジェクタ(18’)について、流量の比率をインジェクタの入力および出力での圧力の間の燃料混合物の圧力差の平方根で割ったものが、別の主インジェクタ(18)の前記比率よりも低い、請求項1または2に記載のターボ機械燃焼アセンブリ。
  4. 各連続供給始動インジェクタ(17)が、第一方向に対して直角な第二方向に15から35°の開口角を有するスプレー(F)を拡散する寸法になっている、請求項1から3のいずれか一項に記載のターボ機械燃焼アセンブリ。
  5. 燃焼チャンバ(10)が、空気力学的または航空力学的インジェクタを有するタイプである、請求項1から4のいずれか一項に記載の燃焼アセンブリ。
  6. チャンバが予蒸発ロッド(19)タイプであり、各予蒸発ロッド(19)は、主インジェクタ(18,18’)によって注入された燃料がチャンバ末端壁(16)に向かって配向されるような形状になっている、請求項1から4のいずれか一項に記載の燃焼アセンブリ。
  7. 燃焼チャンバ(10)が、
    その内壁(12)に、複数の吸気口(13)と、
    その外壁(14)に、複数のいわゆる希釈用開口(15)と、を備え、
    前記開口の数および直径は、燃焼チャンバ内で吸気を分配するように、および前記チャンバ内に温度場の均一性を持続するように、設計されている、請求項1から6のいずれか一項に記載のターボ機械燃焼アセンブリ。
  8. 燃焼チャンバが逆流チャンバである、請求項1から7のいずれか一項に記載のターボ機械燃焼アセンブリ。
  9. 燃料供給回路(40)が、
    始動インジェクタ用の供給ダクト(43)と、
    主インジェクタ用の供給ダクト(44)と、
    供給ダクトと流体連通していて、前記ダクトに燃料を供給するように設計されている、燃料分配ダクト(42)と、を備え、
    供給回路はさらに、分配ダクト(42)内の燃料圧力が所定の閾値未満であるときに、燃料分配ダクト(42)と主インジェクタ用の供給ダクト(44)との間の流体連通を遮断するように設計された分配システム(45)を備える、請求項1から8のいずれか一項に記載のターボ機械燃焼アセンブリ。
  10. 分配システム(45)がさらに、少ない流量を有する主インジェクタ(18’)と別の主インジェクタ(18)との間に燃料流量を分配するように設計されている、請求項9に記載の燃焼アセンブリ。
  11. 請求項1から10のいずれか一項に記載の燃焼アセンブリを備えるターボ機械(1)。
JP2015554231A 2013-01-29 2014-01-23 改良型燃料供給回路を備えるターボ機械燃焼アセンブリ Active JP6326429B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1350731A FR3001497B1 (fr) 2013-01-29 2013-01-29 Ensemble de combustion de turbomachine comprenant un circuit d alimentation de carburant ameliore
FR1350731 2013-01-29
PCT/FR2014/050133 WO2014118457A1 (fr) 2013-01-29 2014-01-23 Ensemble de combustion de turbomachine comprenant un circuit d'alimentation de carburant améliore

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016505802A true JP2016505802A (ja) 2016-02-25
JP6326429B2 JP6326429B2 (ja) 2018-05-16

Family

ID=47989291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015554231A Active JP6326429B2 (ja) 2013-01-29 2014-01-23 改良型燃料供給回路を備えるターボ機械燃焼アセンブリ

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20150369489A1 (ja)
EP (1) EP2951421B1 (ja)
JP (1) JP6326429B2 (ja)
KR (1) KR20150121011A (ja)
CN (1) CN105102789B (ja)
CA (1) CA2899508C (ja)
ES (1) ES2621948T3 (ja)
FR (1) FR3001497B1 (ja)
PL (1) PL2951421T3 (ja)
RU (1) RU2646950C2 (ja)
WO (1) WO2014118457A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3027059B1 (fr) * 2014-10-13 2019-08-30 Safran Helicopter Engines Systeme d'allumage d'une chambre de combustion d'un turbomoteur
US9605598B2 (en) 2014-10-17 2017-03-28 United Technologies Corporation Fuel system for tone control and operability
CZ308533B6 (cs) * 2016-05-19 2020-10-29 První Brněnská Strojírna Velká Bíteš, A.S. Malý turbínový motor se zapalovacím systémem
FR3052807B1 (fr) * 2016-06-17 2019-12-13 Safran Helicopter Engines Surveillance de colmatage dans un circuit de purge d'injecteur de demarrage pour turbomachine
GB2557602B (en) * 2016-12-09 2019-05-22 Rolls Royce Plc Gas turbine engine fuel supply system having de-priming and re-priming ecology valve
FR3076320B1 (fr) * 2017-12-28 2020-02-07 Safran Aircraft Engines Procede de commande de l'alimentation en carburant d'une chambre de combustion d'une turbomachine, systeme d'alimentation en carburant et turbomachine
CZ308246B6 (cs) * 2018-09-26 2020-03-18 První Brněnská Strojírna Velká Bíteš, A.S. Montážní sestava obtokových palivových trysek pro malý turbínový motor s prstencovou spalovací komorou a obtoková palivová tryska pro ni
RU187491U1 (ru) * 2018-11-15 2019-03-11 Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" Испарительная камера сгорания газотурбинного двигателя
FR3103522B1 (fr) * 2019-11-25 2022-11-04 Safran Aircraft Engines Dispositif d’injection de carburant
FR3118791B1 (fr) 2021-01-14 2023-07-14 Safran Aircraft Engines Système et procédé d’alimentation en carburant d’une chambre de combustion dans un turbomoteur d’aéronef

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03500439A (ja) * 1988-07-15 1991-01-31 サンドストランド・コーポレーション 確実な始動を保証するタービンエンジン
US20070227150A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor
JP2008215350A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Turbomeca ヘリコプタ用ガスタービンエンジンを始動する方法、そのようなエンジン用の燃料供給回路、およびそのような回路を有するエンジン
US20090077973A1 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 Hamilton Sundstrand Corporation Gas Turbine Fuel System for High Altitude Starting and Operation
JP2009108859A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Snecma ガスタービンエンジンの環状燃焼室

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3088279A (en) * 1960-08-26 1963-05-07 Gen Electric Radial flow gas turbine power plant
US3521824A (en) * 1968-10-11 1970-07-28 Delavan Manufacturing Co Air-liquid flat spray nozzle
GB1392739A (en) * 1971-07-16 1975-04-30 Snecma Devices for pre-vaporising liquid fuel
FR2312654A1 (fr) * 1975-05-28 1976-12-24 Snecma Perfectionnements aux chambres de combustion pour moteurs a turbine a gaz
DE2723546A1 (de) * 1977-05-25 1978-11-30 Motoren Turbinen Union Brennkammer, insbesondere ringumkehrbrennkammer fuer gasturbinentriebwerke
US5027603A (en) * 1988-12-28 1991-07-02 Sundstrand Corporation Turbine engine with start injector
US5119636A (en) * 1989-12-21 1992-06-09 Sundstrand Corporation Fuel injector for a turbine engine
US5345757A (en) * 1993-09-20 1994-09-13 General Electric Company Combustor apparatus for use in a gas turbine engine
US5735117A (en) * 1995-08-18 1998-04-07 Fuel Systems Textron, Inc. Staged fuel injection system with shuttle valve and fuel injector therefor
RU2111416C1 (ru) * 1995-09-12 1998-05-20 Акционерное общество "Авиадвигатель" Камера сгорания газовой турбины энергетической установки
GB2312250A (en) * 1996-04-18 1997-10-22 Rolls Royce Plc Staged gas turbine fuel system with a single supply manifold, to which the main burners are connected through valves.
US6968699B2 (en) * 2003-05-08 2005-11-29 General Electric Company Sector staging combustor
US8215115B2 (en) * 2009-09-28 2012-07-10 Hamilton Sundstrand Corporation Combustor interface sealing arrangement
US20110072823A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Daih-Yeou Chen Gas turbine engine fuel injector
FR2971039B1 (fr) * 2011-02-02 2013-01-11 Turbomeca Injecteur de chambre de combustion de turbine a gaz a double circuit de carburant et chambre de combustion equipee d'au moins un tel injecteur
US8479492B2 (en) * 2011-03-25 2013-07-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Hybrid slinger combustion system
US9080770B2 (en) * 2011-06-06 2015-07-14 Honeywell International Inc. Reverse-flow annular combustor for reduced emissions
UA98097C2 (uk) * 2011-11-08 2012-04-10 Геннадий Борисович Варламов Багатоканальний пальник трубчастого типу газотурбінного двигуна з інжекторною газоподачею
US9745936B2 (en) * 2012-02-16 2017-08-29 Delavan Inc Variable angle multi-point injection

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03500439A (ja) * 1988-07-15 1991-01-31 サンドストランド・コーポレーション 確実な始動を保証するタービンエンジン
US20070227150A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor
JP2008215350A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Turbomeca ヘリコプタ用ガスタービンエンジンを始動する方法、そのようなエンジン用の燃料供給回路、およびそのような回路を有するエンジン
US20090077973A1 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 Hamilton Sundstrand Corporation Gas Turbine Fuel System for High Altitude Starting and Operation
JP2009108859A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Snecma ガスタービンエンジンの環状燃焼室

Also Published As

Publication number Publication date
FR3001497B1 (fr) 2016-05-13
EP2951421A1 (fr) 2015-12-09
RU2646950C2 (ru) 2018-03-13
EP2951421B1 (fr) 2017-03-08
KR20150121011A (ko) 2015-10-28
PL2951421T3 (pl) 2017-07-31
CA2899508C (fr) 2020-11-17
FR3001497A1 (fr) 2014-08-01
WO2014118457A1 (fr) 2014-08-07
CN105102789A (zh) 2015-11-25
US20150369489A1 (en) 2015-12-24
JP6326429B2 (ja) 2018-05-16
CN105102789B (zh) 2017-02-08
RU2015136584A (ru) 2017-03-06
ES2621948T3 (es) 2017-07-05
CA2899508A1 (fr) 2014-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6326429B2 (ja) 改良型燃料供給回路を備えるターボ機械燃焼アセンブリ
US11415058B2 (en) Torch ignitors with tangential injection
JP4346724B2 (ja) ガスタービンエンジン用燃焼装置
JP6170562B2 (ja) タービンエンジンの燃焼室のための2つの回路の噴射器
US8082724B2 (en) Combusting system, remodeling method for combusting system, and fuel injection method for combusting system
US9874148B2 (en) Hybrid slinger combustion system
RU2534189C2 (ru) Камера сгорания для газовой турбины(варианты) и способ эксплуатации газовой турбины
US10197011B2 (en) Afterburner and aircraft engine
RU2015127833A (ru) Осевое ступенчатое сгорание бедной и богатой топливовоздушных смесей в газотурбинном двигателе с трубчато-кольцевой камерой сгорания
CN112503571B (zh) 一种组合火焰稳定器加力燃烧室结构、控制方法
US8006500B1 (en) Swirl combustor with counter swirl fuel slinger
JP7307441B2 (ja) 燃焼器
CN104169651A (zh) 燃烧器及燃气轮机
US11002196B2 (en) Combustion chamber comprising two types of injectors in which the sealing members have a different opening threshold
US11415059B2 (en) Tangentially mounted torch ignitors
US20150285148A1 (en) Carbureted fuel injection system for a gas turbine engine
JP2006144759A (ja) ガスタービン用予混合燃焼器およびその燃料供給制御方法
JP6092007B2 (ja) ガスタービン燃焼器
CN102985757B (zh) 涡轮发动机燃烧室的点火过程
CN107429918A (zh) 燃烧器装置
RU2406933C1 (ru) Малогабаритная камера сгорания газотурбинного двигателя
RU2709239C1 (ru) Камера сгорания газотурбинного двигателя
JP2026047200A (ja) ガス燃料および液体アンモニアを用いた燃焼器の同時ファイヤリング
JP3894681B2 (ja) バーナ装置
JPH0531048B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161228

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171024

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180403

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180416

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6326429

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250