JPH02146228A - 燃料噴射器 - Google Patents

燃料噴射器

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JPH02146228A
JPH02146228A JP1117153A JP11715389A JPH02146228A JP H02146228 A JPH02146228 A JP H02146228A JP 1117153 A JP1117153 A JP 1117153A JP 11715389 A JP11715389 A JP 11715389A JP H02146228 A JPH02146228 A JP H02146228A
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fuel injector
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JP1117153A
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Bryan L Belcher
ブライアン・レスリー・ベルチャー
David W Wrightham
デービッド・ウィリアム・ライザム
Kenneth G Page
ケネス・ジョージ・ページ
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Rolls Royce PLC
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Rolls Royce PLC
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/12—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour characterised by the shape or arrangement of the outlets from the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/002—Supplying water
    • F23L7/005—Evaporated water; Steam

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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】 本発明は燃料噴射器、殊に産業用ガスタービンエンジン
に適した燃料噴射器に関する。
産業用ガスタービンエンジン、殊に静止運転に適したも
のは、時としてその１次動力流体として、蒸気、燃料お
よび空気の混合物を用いて運転されることを要求される
。そのような混合物の使用は、燃料と空気だけを用いて
運転されるエンジンに比し、窒素酸化物の放出量の低減
と共にエンジン出力の増加をもたらすことができる。
蒸気を使用することの困難性は、エンジン燃焼装置への
空気のみと空気および蒸気の混合物との供給切換えを運
転中にきれいに行うこと、またみンジン燃料噴射器の回
りに蒸気を決して漏らさないよ５にすること、等の問題
を含む。
そのような困難性が実質的に避けられる、ガスタービン
エンジンに適した燃料噴射器を与えることが本発明の一
目的である。
本発明によれば、ガスタービンエンジンに適した燃料噴
射器は上流端と下流端な有する主本体部分を含み、前記
上流端は作動時に高圧の空気の領域に連通しており、前
記主本体部分を通って前記下流端から排出される空気流
を与えるように前記上流端と下流端を連結する１つ以上
の通路を前記主本体部分が有し、また本燃料噴射器は前
記空気流の中に燃料を向けて空気と混合するようにされ
た装置と主本体部分の上流端の領域にある蒸気噴射装置
とを含み、作動時忙前記高圧空気の領域から前記１つ以
上の通路を通る空気流を可能にし随意的に前記１つ以上
の通路の中に蒸気を向けるような形態と仕組みを前記蒸
気噴射装置が有し、前記蒸気噴射装置の全放出口面積は
前記１つ以上の通路の全入口面積よりも小さく、蒸気が
放出される時の前記蒸気噴射装置の放出口における蒸気
の圧力は作動時の前記１つ以上の通路の内部の圧力より
も高いので、向けられた蒸気の少なくとも大半は前記１
つ以上の通路に入ることになる。
以下に添付図面を参照しつつ、実例により本発明を説明
する。
第１図を参照すると、ガスタービンエンジン１０は従来
構成のもので、軸方向の流れの順に吸気口１１、圧縮機
部１２、燃焼装置１３、タービン部１４および排気ノズ
ル１５を含む。ガスタービンエンジン１０は従来の態様
で機能する。吸気口１１を通して引き込まれる空気は圧
縮機部１２で圧縮されたあと、燃焼装置１６に進み、そ
こで燃料と混合され、その混合気が燃焼される。結果生
ずる気体状の燃焼生成物はつぎにタービン部１４を通っ
て膨張し、タービン部１４は軸１６を介して圧縮機部１
２を駆動し、その後、燃焼生成物は排気ノズル１５を通
して排出されて適当なパワータービン（図示せず）を駆
動する。
燃焼装置１６は数個の燃焼室１７を含み、その各々に燃
料噴射器１８が設けられる。第２図にその１個がより明
らかに示される各燃料噴射器１８は主本体部分１９と主
本体部分１９の上流端に配置される蒸気噴射器２０とを
含む。
主本体部分１９は中心軸線２１を有し、軸線２１と同軸
状の２つの環形通路２２．２３を画成する。
外方に拡がる下流部分２５を有する中心体２４と、これ
も外方に拡がる下流部分２７を有する中間体、２６とに
よって半径方向量内方の通路２２が画成される。よって
外方に拡がる下流部分２５．２７は中心軸線２１から遠
い方に向く通路２２の出口２８を画成する。
中間体２６はマニホールド２９を画成し、これＫは、作
動時に、図示されない従来装置により液体燃料が供給さ
れる。中間体２６にある数個の噴口３０はこの燃料を半
径方向量内方の通路２２に向ける。
半径方向最外方の通路２６は中間体２６と外方体６１と
により画成される。外方体３１の下流端３２は面取りさ
れていて、中間体２６と共に、出口２８のような中心軸
線２１かも遠ざかる出口６６を画成するようになってい
る。
通路２２．２６を通る流れに最少の乱れしか生じないよ
うに、通路２２．２３を横切って延在する適切な静翼（
図示せず）によって、外方体６１、中間体２６および中
心体２４が全て連結されている。
外方体６１はマニホールド６４を画成し、これには、作
動時に、図示されない装置により気体燃料が供給される
。外方体６１にある数個の噴口６５は中心軸線から遠ざ
かる方向に、主本体部分１９の下流端３２から外圧その
燃料を出す。
主本体部分１９の上流端６６は、第１図に見られるよう
に、ガスタービンエンジン１０の、圧縮機装置１２の直
ぐ下流の領域３７にあるので、作動時に高圧の空気を含
んでいる。この高圧の空気は通路２２．２３を通り、燃
料噴射器出口２８．６６を通って燃焼室１７に流れる。
ガスタービンエンジン１０が液体燃料を用いて運転され
ることを要求される時は、燃料は噴口３０を通して半径
方向内方通路２２に向けられて、内方通路２２を通る空
気流によって霧化される。結果生ずる燃料・空気混合物
はつぎに出口２８を通して燃焼室１７の適切な部分に排
出され、そこで燃焼が生ずる。
ガスタービンエンジン１０は気体燃料を用いて運転され
ることを要求される時は、マニホールド２９への液体燃
料流は止められ、気体燃料がマニホールド６４に向けら
れる。燃料は噴口６５を通してマニホールド６４から排
出され、そこで出口３′５を通って通路２６から排出さ
れた空気と混合する。結果生ずる燃料・空気混合物の燃
焼が続（。
燃料噴射器１８の主本体部分１９の上流端３６の近（に
環形マニホールド３８が設けられる。マニホールド６８
は支持アーム６９によって、燃料噴射器１８の軸線に同
軸状に位置決めされる。支持アーム３９はマニホールド
６８の内部４１を高圧の蒸気源（図示せず）に連結する
。
蒸気マニホールド３８の下流端４２は開放して中間体２
６の上流端４３を受承するので、それらは協働して、マ
ニホールド３８から排出されるべき蒸気のための半径方
向内方出口４４と外方出口４５を画成する。中間体２６
と蒸気マニホールド６８の相対位置が固定されるように
、静翼４６が両者を連結する。
よって蒸気マニホールド出口４４．４５は主本体部分１
９を通して延在する通路２２．２６の上流端の近くにあ
り、これらの通路２２．２３の中に蒸気を向けるように
配置され仕組まれる。
蒸気マニホールド出口４４．４５の各々は対面するそれ
ぞれの通路２２．２６の上流端よりも断面積が小さい、
そのうえ、蒸気マニホールド６８は、ガスタービンエン
ジンの領域３７からの高圧空気がマニホールド６８の回
りを流れて通路２２．２６に入ることができるような形
態と配置を有する。
ガスタービンエンジン１０が始動され、正規の運転速度
に達するまで運転される時、領域６７からの空気だけが
通路２２．２３を通過し、前記のように気体または液体
の燃料が送られる。しかし、エンジン１０が所定の運転
速度に達した時に、高圧蒸気が支持アーム６９の通路４
０を通して、燃料噴射器１８の各々に連合する蒸気マニ
ホールド３８に送られる。マニホールド４１内の蒸気は
通路２２．２３Ｙ通って流れる空気よりも高い全圧とな
るように仕組まれているので、マニホールドの出口４４
．４５から出る蒸気のほぼ全部が燃料噴射器本体部分１
９の外部回りでなく、通路２２．２３の中に流れる。
通路２２．２３の内部での空気成分が通路２２．２６の
中の空気・蒸気混合物の全量に対して約２０重最上より
多くならないように、通路２２．２６に向けられる蒸気
の体積が選ばれる。さらＫ、蒸気と燃料の流量は特定の
所定範囲内に制御される。
従って、蒸気が主本体通路２２．２６に向けられる時、
これらの通路においては蒸気が主体流体であって、燃料
霧化（液体燃料が使用される時）の役割を空気から引き
継ぐ。１次燃焼区域内への蒸気の噴射は窒素酸化物の放
出量の低減をもたらし、そして／または、エンジン出力
を増加させる。
燃料噴射器１８の各々に蒸気を導入する仕組みは、エン
ジン１０が蒸気と空気の混合物を用いて運転されること
を保証し、もしも蒸気が利用できない場合は、燃焼器を
通る通常の空気の供給が維持される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による数個の燃料噴射器を組込んでいる
ガスタービンエンジンの側断面図、第２図は本発明によ
る燃料噴射器の上半部の側断面図である。 １８・・・・・・燃料噴射器 １９・・・・・・主本体部分 ２０・・・・・・蒸気噴射器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ａ、上流端と下流端を有し、前記上流端は作動中に
    高圧空気の領域に連通し、中を通る空気流を与えて前記
    下流端から排出するように、前記上流端と下流端を連結
    する少なくとも１個の通路を中に有する主本体部分、 ｂ、前記空気流の中に燃料を向けてそれらを混合するよ
    うにされた装置、 ｃ、前記主本体部分の前記上流端の領域にある蒸気噴射
    装置； を含む、ガスタービンエンジンに適した燃料噴射器であ
    って： 作動時に前記高圧空気の領域から前記少なくとも１個の
    通路に前記空気流を通過させ前記少なくとも１個の通路
    の中に随意的に蒸気を送るような形態と仕組みを前記蒸
    気噴射装置が有し、前記蒸気噴射装置の全放出口面積は
    前記少なくとも１個の通路の全入口面積よりも小さく、
    蒸気が放出されている時の前記蒸気噴射装置の放出口に
    おける蒸気の全圧は作動時の前記少なくとも１個の通路
    の中の圧力よりも高いので、前記送られた蒸気の少なく
    とも大半が前記少なくとも１個の通路に入ることになる
    、燃料噴射器。 ２、前記少なくとも１個の通路が環形の横断面形を有す
    る、請求項１記載の燃料噴射器。 ３、前記蒸気噴射装置が環形である、請求項１記載の燃
    料噴射器。 ４、前記少なくとも１個の通路の下流端は燃料噴射器の
    縦軸線に対して半径方向外方に向く要素を有している、
    請求項１記載の燃料噴射器。 ５、前記噴射器の主本体部分が前記蒸気噴射装置と協働
    して前記蒸気噴射器からの蒸気出口を画成する、請求項
    １記載の燃料噴射器。 ６、前記少なくとも１個の通路の中の空気成分が２０重
    量％より多くないようにするのに充分な蒸気が作動時に
    前記少なくとも１個の通路の中に送られるように、前記
    噴射器が仕組まれている、請求項１記載の燃料噴射器。 ７、前記空気流の中に燃料を送るようにされた前記装置
    は前記主本体部分の内部に配置されて前記少なくとも１
    個の通路の中に燃料を送るようにされている、請求項１
    ないし６の任意の項記載の燃料噴射器。 ８、前記燃料噴射器に、前記主本体部分の前記上流端と
    下流端を連結する前記通路が２個設けられ、前記主本体
    部分の前記下流端に補足の燃料噴射装置が配置され、前
    記補足の燃料噴射装置は燃料を噴射されていない前記通
    路から排出される空気流の中に燃料を送るようにされて
    いる、請求項７記載の燃料噴射器。
JP1117153A 1988-05-27 1989-05-10 燃料噴射器 Pending JPH02146228A (ja)

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GB8812589.3 1988-05-27
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