JPH0220813B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジン用の燃料ノズル
ステムに関し、特に燃料噴射装置入口を燃料ノズ
ルに連結するための複式非線形流路を含む燃料ノ
ズルステムに関する。

従来のガスタービンエンジンでは、エンジン燃
料の点火のために燃焼器部が設けられ、燃焼の結
果生じたエネルギーはエンジンの他の動作部の駆
動に用いられる。燃焼器には少なくとも１個の燃
料ノズルが配設されて燃料を燃焼器に供給する。
燃料ノズルはステムを介し、燃焼器の外側の位置
に固定した燃料噴射装置入口に連結されている。
燃料噴射装置は被制御加圧燃料流をステムを介し
てノズルに供給する。

従来のステムは通例鍛造または鋳造され、多く
の用途に適合する。しかし、望ましいエンジン始
動特性を得るためには燃料噴射装置入口からノズ
ルまで２重通路を設けることがしばしば必要であ
ることがわかつている。このような用途の場合、
ノズルは圧力霧化式ノズルと呼ばれる。これは燃
焼器が望ましい作用をなすように、燃料圧力を利
用して霧化燃料流を燃焼器に供給することを示
す。このような２重通路を用い、そして燃料噴射
装置入口と燃料ノズルとの間に流路が線形でない
場合、前記のような従来のステムは不十分であ
る。これに関し、製造の観点から見て、このよう
な非線形流路を鍛造および（または）鋳造によつ
て形成することは困難でありかつ時間がかかる。
加えて、前記のような従来の線形ステムは絶縁特
性が悪い場合がある。また、このような線形ステ
ムは通例燃料ノズルに向かつて後方に傾斜してお
り、比較的長い燃焼器部を必要とする。

本発明の一態様では、ステムがガスタービンエ
ンジン用として設けられ、このガスタービンエン
ジンは加圧された燃料の流れをステムを介して、
霧化燃料流を発する少なくとも１個の燃料噴射装
置入口を有するものである。ステムは加圧燃料流
を燃料噴射装置入口から燃料ノズルに導くために
燃料噴射装置入口と燃料ノズルとの間に連結され
ており、燃料噴射装置入口に連結された流入端
と、燃料ノズルに連結された流出端を有する。ス
テムはまた、加圧燃料流をステムの流入端から流
出端へ導くための少なくとも２つの別々の燃料流
路を有する。両燃料流路はそれぞれステムの流入
端と流出端の位置に対して非線形である。ステム
の流入端と流出端とは一体に連結されている。

第１図は本発明と関係するガスタービンエンジ
ンの一形態を総体的に１０で示す。ガスタービン
エンジン１０はフアン部１２と、圧縮機部１４
と、燃焼器部１６と、高圧タービン部１８と、低
圧タービン部２０と、排気部２２とを有する。燃
焼器部１６は複数の燃料ノズル１９を含み、これ
らのノズルはエンジンへの燃料流を受入れ、燃焼
器１６内で点火すべき霧化燃料流を噴射する。ノ
ズル１９はステム２１を介して燃料噴射装置入口
２３に連結されている。燃料噴射装置入口２３は
エンジン燃料を受入れそして制御自在にノズル１
９に通すように連結されている。この燃料はその
後霧化されそして点火される。

第２図は本発明のステム２１の一形態をより詳
細に示す。前述のように、図示の燃料ノズルステ
ム２１は、燃料噴射装置入口２３に連結された流
入端２１Ａとノズル１９に連結された流出端２１
Ｂを有する。入口２３は燃料供給源（図示せず）
から導管２５を通して燃料を受入れるように連結
されている。燃料噴射装置入口２３は導管２５か
ら燃料を受入れ、そして加圧された被制御燃料流
を放出する。燃料噴射装置入口２３の燃料流出路
は１次流出路２４と、同心２次流出路２６とを含
むものとして図示されている。ステム２１は第３
図に明示のように同心管３０，３２，３４から成
る。ステム２１の流入端２１Ａは、管３０が１次
流出路２４と整合するように燃料噴射装置入口２
３の流出路と連結されている。管３４は、流出路
２６が管３０，３２間に画成された空間と整合す
るように入口２３に連結されている。外管３４は
管３０，３２を完全に絶縁するように入口２３に
連結されている。さらに詳述すると、管３４は、
加圧燃料の一部分が自由に管３４内の空間２７に
入るように入口２３に連結されることが好まし
い。

ステム２１の流出端２１Ｂはノズル１９の流入
端１９Ａに連結されている。ノズル１９は、例え
ば圧力霧化型ノズルでよく、このノズルは１次ノ
ズル部４０と２次ノズル部４２を有する。１次ノ
ズル部４０は噴射装置入口２３の流出路２４と管
３０を通る１次燃料流を受入れるように連結さ
れ、２次ノズル部４２は噴射装置入口２３の流出
路２６とステム２１の管３０，３２の間を通る２
次燃料流を受入れるようにステム２１の流出端２
１Ｂに連結されている。

次に第１図〜第３図のステム２１の作用につい
て説明する。噴射装置入口２３の流出路２４，２
６を通る燃料流はそれぞれの制御弁（図示せず）
によつて別々に制御される。ガスタービンエンジ
ンの一例の望ましい始動をなすには、噴射装置入
口２３の流出路２４と、ステム２１の管３０と、
１次ノズル部４０を通る１次燃料流を所定流量に
増加する。ノズル１９の１次ノズル部４０内の燃
料が所定１次燃料流量に達すると、２次ノズル部
４２の使用が開始される。２次ノズル部４２の使
用開始は、噴射装置入口２３の２次流出路２６を
開きそして管３０，３２の間に２次流を通すこと
によつて行われる。

第２図と第３図に示す本発明の態様では、ステ
ム２１は同心管３０，３２を含み、両管は外管３
４内に存する。外管３４は構造的支持と熱絶縁と
をなすように用いられることが好ましい。これに
関して望ましいことは、管３４を燃料噴射装置入
口２３のハウジングに対して一体的に形成するこ
とである。外側２次管３２を外管３４から遮へい
することが望ましい。というのは、外管３４は通
例高温の圧縮機排出空気にさらされるからであ
る。このような遮へいをなす一手段として、２次
管３２に定間隔で取付けた離隔用ワイヤ３５を用
いる。第２図と第３図に例示したステム２１で
は、内側１次管３０は、完全に２次管３２の内側
に配置されることによつて完全に絶縁される。さ
らに、２次管３２は内管３０と外管３４のどちら
にも連結されていない。つまり、２次管３２は事
実上浮動し得る。２次管３２と外側構造管３４と
の間に画成された空間２７は、代表的な場合、燃
料流の一部分を受入れ、この燃料部分は１次管３
０と２次管３２に対して追加的な絶縁をなすよう
に作用する。すなわち、同心構造と、内側絶縁間
隔を設けたことにより、３本の管全部に低い熱応
力が生ずる。

第２図と第３図に示したステム２１の構造で
は、管３０，３２，３４を構成するように３個の
管状部材を鍛造、鋳造、機械加工等によつて設け
得る。代表的な場合、管３０，３２の材料は
AISI321SSという名称で市販されているステンレ
ス鋼のような材料である。管３４は構造的支持を
なし、それを構成し得る材料は、例えば、AMS
―5754という名称で市販されているような高温ニ
ツケル基合金である。

３本の管３０，３２，３４を第３図に示すよう
に同心的に配設しそして第２図に示す形状に曲げ
ることが可能である。この場合、流入端２１Ａと
流出端２１Ｂ間の流路は非線形である。この結果
得られるステム２１は、一体をなすように連結さ
れた流入端２１Ａと流出端２１Ｂを有する。所望
に応じ、第２図と第３図の３同心管構造体は、各
所望管ごとに単一の加工物を適当に機械加工する
ことによつて設けてもよい。これに関し、従来の
直通加工方式を用いて第３図に示す同心管構造体
を設け得る。このような従来方式の加工はステム
２１の流入端２１Ａと流出端２１Ｂが線形である
場合になし得るものであることに注意されたい。
この方式では、同心管構造体が得られた後、機械
加工されたステム２１を第２図に示すステム２１
のような所要特定形状に曲げ得る。

第４図は本発明のステムの他の態様の一部分を
総体的に５０で示す。ステム５０においては、１
次管５２と２次管５４とが外側構造管５６内に配
設されている。またスペーサ５５が内管５２，５
４を高温外管５６との接触から守るために設けら
れている。この場合も、ステム５０はその流入お
よび流出端（図示せず）が線形でないような用途
に適する。もちろん、第４図に示すステム断面に
適合するように、燃料噴射装置入口（図示せず）
と燃料ノズル（図示せず）にステム５０と係合す
る流出部と流入部をそれぞれ設けることが必要で
ある。

第５図は本発明のステムの他の態様の一部分を
総体的に６０で示す。ステム６０では、１次管６
２と２次管６４が非円形断面の外側構造管６６内
に設けられている。構造管６６は、その鍛造部分
を接合するために溶接部６８を設けることによつ
て製造され得る。また、絶縁のためにスペーサ６
５を設けることが好ましい。第５図のステム６０
は、複数の単体加工物の加工によつてステムを製
造する場合に好適である。第４図のステム５０に
関して前述したように、燃料噴射装置入口（図示
せず）と燃料ノズル（図示せず）に係合部分を設
ける必要がある。

第６図は本発明のステムの他の態様の一部分を
総体的に７０で示す。ステム７０は１次管７２
と、その周囲にらせん状に巻かれた２次管７４と
を含む。１次管７２と２次管７４は外側構造管７
６内に配設されている。ステム７０の流出端７０
Ａはノズル７８に連結され、このノズルはその１
次流入部８０と２次流入部８２がそれぞれステム
７０の１次管７２と２次管７４に連結されるよう
になつている。ワイヤ形のスペーサ８４を２次管
７４の外側に沿つて設けることが好ましい。

上述のように、本発明は燃料噴射装置入口と燃
料ノズルとの間に別々の非線形１次流路と２次流
路を有するステムを提供する。また、本発明のス
テムは比較的良好な絶縁特性を示す。さらに本発
明のステムは形成が比較的簡単である。また、従
来のステムは通例燃料ノズルに対して後方または
半径方向に傾斜しているのに対し、本発明のステ
ムの非線形流路はステムを前方に傾斜させること
を可能にする。すなわち、本発明のステムを用い
れば燃焼部の全長を短くし得る。

また、本発明のステムは例示した前述のガスタ
ービンエンジン以外の用途にも適する。事実上、
本発明のステムは、圧縮機部と、燃焼器部と、排
気部だけを含むような任意のガスタービンエンジ
ンに適用可能である。さらに、本発明のステムは
ガスタービンエンジン内の推力増強部に燃料ノズ
ル、例えば、オリフイスを設けるためにも用い得
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と関係するガスタービンエンジ
ンを例示する部分破断略図、第２図は本発明のス
テムの一形態を示す部分破断図、第３図は第２図
の線３―３に沿う断面図、第４図と第５図はそれ
ぞれ本発明のステムの他の形態を示す、第３図と
同様の断面図、第６図は本発明のステムの他の形
態の一部分を示す、第２図と同様の部分破断図で
ある。 １９…燃料ノズル、２１…ステム、２１Ａ，２
１Ｂ…それぞれステムの流入端と流出端、２３…
燃料噴射装置入口、３０，３２，３４…同心管
（３０…１次管、３２…２次管、３４…外管）、３
５…離隔用ワイヤ、５０，６０，７０…ステム、
５２，６２，７２…１次管、５４，６４，７４…
２次管、５６，６６，６７…外管、５５，６５，
８４…スペーサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１個の燃料噴射装置入口を有し、
   加圧された燃料の流れをステムを介して少なくと
   も１個の燃料ノズルに供給して霧化燃料流を発生
   する型のガスタービンエンジンに於ける、前記燃
   料噴射装置入口と前記燃料ノズルとの間を連結
   し、該燃料噴射装置入口に連結された流入端と該
   燃料ノズルに連結された流出端とを有する前記ス
   テムであつて、 更に前記ステムは別々の１次及び２次の管を有
   して前記加圧燃料流を前記ステムの流入端から流
   出端へ向かわせ、該流入端は流出端に非線形に連
   結されており、前記ステムは前記１次及び２次の
   管を包囲する３次の管を有して各々３個の管は別
   個に形成されて、２次の管は１次の管と３次の管
   の間に浮動しており、３次の管は構造的支持と前
   記１次及び２次の管のために熱絶縁空間とをな
   し、 前記１次及び２次の管と３次の管との間に位置
   決めされたスペーサが該１次及び２次の管と３次
   の管との間の接触を減少するステム。 ２ 前記１次、２次及び３次の管が相互に略同心
   状である特許請求の範囲第１項記載のステム。 ３ 前記２次の管が前記１次の管の周囲にらせん
   状に巻かれている特許請求の範囲第１項記載のス
   テム。 ４ 前記１次及び２次の管が略円形断面であり、
   前記３次の管が非円形断面である特許請求の範囲
   第１項記載のステム。 ５ 燃料が前記２次及び３次の管の間に熱絶縁と
   して導入されている特許請求の範囲第１項記載の
   ステム。 ６ ガスタービンエンジン用非線形複式燃料流路
   ステムを形成する方法が、 (a) 第１燃料流を導くために流入端と流出端を有
   する実質的に線形かつ概して管形で一体の第１
   部材を設け、 (b) 第２燃料流を導くために流入端と流出端を有
   する実質的に線形かつ概して管形で一体の第２
   部材を設け、 (c) 流入端と流出端を有する実質的に線形の構造
   用で一体の第３部材を設け、 (d) 前記第１および第２部材の前記流入端を前記
   第３部材の前記流入端内に配置しかつ前記第１
   および第２部材の前記流出端を前記第３部材の
   前記流出端内に配置するように前記第１および
   第２部材を前記第３部材内に配置し、 構造的支持と前記第２および第３部材の間に
   熱絶縁空間を与えながら、前記第２部材と前記
   第３部材との接触を減らすスペーサを設け、 (e) その後前記第１および第２部材を非線形とな
   るように前記第３部材を曲げる工程とを含む方
   法。 ７ 前記第１部材を前記第２部材内に配置するこ
   とを含む特許請求の範囲第６項記載の方法。