JPH04148104A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ガスタービン等に用いられる燃料噴射弁に関
する。

（従来の技術） ガスタービン等において、出力性能や排気性能を改善す
るために、燃焼室に臨む噴射弁から燃料を加圧空気と混
合しながら噴射することが考えられている。

この種の燃料噴射弁として、従来例えば第５図に示すよ
うに、噴孔５１が開口する弁体５２によって混合室５３
を画成し、混合室５３に加圧空気Ａを導く空気通路５４
を接続するとともに、混合室５３に臨む燃料噴射／Ｘニ
ル５５を備えるものがある。これは燃料Ｆを噴射ノズル
５５がら混合室５３内に供給し、噴射ノズル５５から噴
射される燃料を対向壁５２ｍに衝突させて液膜を形成し
、この液膜を空気流によりせん断しなから噴孔５１を通
して燃焼室に噴出させて、燃料の霧化および空気との混
合を促するようになっている（ｅｌｌ！！昭５６−１４
６９１４号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来装置にあっては、噴射ノ
ズル５５から噴射される燃料速度が＾すぎても小さすぎ
ても、対向壁５２ａに適当な液膜を形成することができ
ず、燃料の微粒化が十分に７えなくなる。このため噴射
ノズル５５の開口径（。

よって燃料流量１囲が制限され、ターングクン上（最大
流量と最小流量の比）が４〜５程度と大きくとれず、自
動車用がスタービンのようにターンタウン比が１０程度
を要求される燃料噴射弁とし１は使用できなという問題
点があった。

本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、噴孔が開口する弁
体によって所定容積を有する混合室を酵成し、この混合
室に加圧空気を導く空気通路を邦続するとともに、弁体
の内部に燃料噴射ノズルを設け、弁体に燃料噴射ノズル
から噴射される燃料を衝突させる対向壁を形成して、こ
の対向壁上で液膜状となった燃料を空気流により微粒化
しなから噴孔から噴出させるようにした燃料噴射弁にお
いで、前記噴射ノズルをセカンダリノズルの内情にブラ
イフリノにルが開口する二重ｗｍ造として、燃料流量に
応じてプライマリノズルとセカンダリノズルとに選択的
に燃料を供給する弁手段を設けた。

（作用） 上記構成に基づき、噴射ノズルから噴射される燃料を対
向壁に衝突させて液膜を形成し、この液膜を空気流によ
りせん断しながら噴孔を通して燃焼室に噴出させて、燃
料の霧化およゾ空気との混合を促進する。

燃料流量が所定値より低い運転状態では、弁手段を介し
て開口径の小さいプライマリノズルのみから燃料を噴射
し、燃料の噴射速度が小さくなりすぎることを防止して
、対向壁に適当な燃料液膜を形成する。ｔＲ料流量が所
定値を越えて増大すると、弁手段を介して開口径の大き
いセカンダリノズルから燃料を噴射し、燃料の噴射速度
が過大になることを抑制し、対向壁に過当な燃料液膜を
形成する。このようにして、燃料流量の広い範囲で対向
壁に適当な液膜を形成して噴射燃料の微粒化がはがれ、
ターンダウン比を拡大することができる。

（実施例） 第１図は本発明をガスタービンに備えられる燃料噴射弁
に適用したもので、弁体２の噴孔１ｏはガスタービンの
Ｍ＆焼室１こ開口している。

円筒状の弁体２によって混合室３が画成され、この混合
室３に加圧空気Ａを導く空気通路４が接続されるととも
に、混合室３に臨む燃料噴射ノズル５が備えられ、燃料
と空×を混合しながら噴孔１０がら燃焼室に噴出するよ
うになっている。

弁体２には噴射／Ｘニル５に所定の間隔をもって対向す
る対向５！２ａが一体形成され、円盤状をした対向’Ｊ
　２　ａの隅部に複数の噴孔１０が放射状に開口してい
る。

噴射ノズル５はセカンダリ／Ｘルアの内側にプライマリ
ノズル８が開口する二重管構造とし、各ノズル７．８は
弁体２に討して同心的に取付けられる。

プライマリノズル８はインナーチューブ６の先端に一体
的に形成され、このインナーチューブ６の内側にプライ
マリ燃料通路１１が画成される。

セカンダリバルブ信７ウターチユーブ５の先端に別体と
して取付けられ、このアウターチューブ５とインナーチ
ューブ６の闇にセカングリ燃料通路１２が画成される。

燃料流量に応じてプライマリノズル８とセカンダリノズ
ル７とに選択的に燃料を供給する弁手段として、第２図
に示す圧力制御弁１５が備えられる。この圧力制御ｆＦ
１５はプライマリ燃料通路１１がプライマリバルブ１６
を介して燃料供給口１７に連通し、プライマリバルブ１
６は燃料圧力が所定値Ｐ１を越えて上昇するとリターン
スリング１８に抗して開弁し、燃料Ｆ、がプライマリノ
ズル８に導入される。

圧力制御弁１５はセカングリ燃料通路１２がセカンダリ
バルブ１９を介して燃料供給口１７に連通し、セカンダ
リバルブ１９は燃料圧力が所定値ｐ　２（ｐ　ｌ＜　ｐ
　２）を越えて上昇するとリターンスリング２０に抗し
て開弁し、比較的に高圧の燃料Ｆ２がセカンダリノズル
７に導入される。

各バルブ１６．１９の開弁圧が任意に調節されることに
より、０．２〜１．０Ｈ／ｓの流量範囲にある小流量時
に燃料がプライマリノズル８のみに導入され、１．０〜
５．０Ｈ／ｓの流量範囲で燃料がプライマリノズル８と
セカンダリノズル７の両方に導入される。

上記構成に基づき、噴射／ズル５から噴射される燃料を
対向壁２ａに衝突させて液膜を形成し、このａｍを空気
流によりせん断しながら噴孔１０を通して燃焼室に噴出
させて、燃料の霧化および空気との混合を促進する。

燃料流量が０．２〜１．０Ｈ／ｓの範囲にある小流量時
では、開口径の小さいプライマリノズル８のみから燃料
が対向壁２ａに向けて噴射され、燃料の噴射速度が小さ
くなりすぎることが防止されて、対向壁２ａに適当な燃
料液膜が形成される。燃料流量が１．０〜５．０Ｈ／ｓ
の範囲では、開口径の大きいセカンダリノズル７からも
燃料が対向壁２ＩＬに向けて噴射され、燃料の噴射速度
が過大になることを抑制し、対向壁２ｍに過当な燃料液
膜を形成する。

このようにして、燃料流量の広い範囲で対向壁２ａに適
当な液膜を形成して噴射燃料の微粒化がはかれ、ターン
ダウン比を大幅に拡大することができる。

次に、第３図Ａ、Ｂに示す他の実施例について説明する
と、燃料流量に応じてプライマリ７ズル２７とセカンダ
リノズル２８とに選択的に燃料を供給する弁手段として
、燃料噴射ノズル２１はプライマリノズル２７が輪方向
に摺動して、セカンダリノズル２８を１１！！閉するよ
うに構成されている。

セカンダリノズル２８の内側にはテーバ状のシート面２
８ｍが形成され、プライマリ７ズル２７にはこのシート
面２８ａに着座するシー）ＷＬ２７ｍが環状に突出形成
される。プライマリノズル２７の外周にはアウターチュ
ーブ２５の内周に摺接するガイド部材２９が設けられ、
シート面２８ｍとシート部２７ｍを同軸上に支持するよ
うになっている。インナーチューブ２６の図示しない一
端にはツレ／イドを介して軸方向に駆動されるアクチエ
エータが設けられ、この７クチエエータを燃料流量セン
サ等の検出信号に基づいて所定流量範囲で作動させる制
御回路が設けられている。

燃料小流量時にプライマリノズル２７が突出してセカン
ダリノズル２８を閉塞し、プライマリノズル２７のみが
ら燃料を対向壁２ａに向けて噴射する一方、大流量時に
プライマリノズル２７を弓き込みセカンダリノズル２８
を開通させ、両ノズル２７．２８から燃料を噴射可能と
する。この場合、７ウターチユーブ２５内には常に燃料
が溜られているので、セカンダリノズル２８がらの燃料
噴射を応答良く行うことができる。

次に、第４図に示す他の実施例について説明すると、イ
ンナーチューブ３６の内部に球３１が介装され、インナ
ーチューブ３６の途中この球３１を着座させるシート５
３６ｍが形成され、その上流側に球３１の移動を係止す
るストッパー３２が形成されるとともに、アウターチュ
ーブ３５の外側に球３１を保持するツレ／イド３３が設
けられている。

この場合、図示しない制御回路を介して所定運（状態で
ツレ／イド３３に励磁電流を流すことにより、球３１を
シート部３６ａから離して保持して、インナーチューブ
３６を通して燃料を流通させる一方、ツレ／イド３３の
非通電時は球３１がシート部３１に着座してインナーチ
ューブ３６における燃料の流れを連断する。これにより
、アウターチューブ３５の先端に設けられる図示しない
セカンダリノズルのみから燃料が噴射され、ノズル開口
面積を３段階に調節することが可能となる。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、噴射ノズルから弁体内に噴
射される燃料を空気流により微粒化しながら弁体の噴孔
から噴出させる燃料噴射弁において、弁体に前記噴射ノ
ズルから噴射される燃料を衝突させる対向壁を形成し、
噴射ノズルをセカンダリノズルの内側にプライマリ７ズ
ルが開口する二重管構造とし、燃料流量に応じてプライ
マリノズルとセカンダリノズルとに選択的に燃料を供給
する弁手段を備えたため、燃料流量の広いＩ囲で対向壁
に過当な液膜を形成して噴射燃料の微粒化がはかれ、大
きなターンダウン比が要求される自動車用ガスタービン
の燃料噴射弁として使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す燃料噴射弁の断面図、第
２図は燃料流路切換装置の断面図である。 第３図Ａは他の実施例を示す燃料噴射弁の断面図、第３
図Ｂは同図要部拡大図である。第４図はさらに他の実施
例を示す断面図である。第５図は従来例を示す燃料噴射
弁の断面図である。 ２・・・弁体、２ａ・・・対向壁、４・・・空×通路、
５・・・噴射ノズル、７・・・セカンダリノズル、８・
・・プライマリ７ズル、１０・・・噴孔。 第５図 第 ア 図 ２月乍― ７−Ｅｊ）ノ７リノ又ル 第 図 第 図（Ａ） 第 図（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 噴孔が開口する弁体によって所定容積を有する混合室を
   画成し、この混合室に加圧空気を導く空気通路を接続す
   るとともに、弁体の内部に燃料噴射ノズルを設け、弁体
   に燃料噴射ノズルから噴射される燃料を衝突させる対向
   壁を形成して、この対向壁上で液膜状となった燃料を空
   気流により微粒化しながら噴孔から噴出させるようにし
   た燃料噴射弁において、前記噴射ノズルをセカンダリノ
   ズルの内側にプライマリノズルが開口する二重管構造と
   して、燃料流量に応じてプライマリノズルとセカンダリ
   ノズルとに選択的に燃料を供給する弁手段を設けたこと
   を特徴とする燃料噴射弁。