JPH045894B2 - - Google Patents
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- JPH045894B2 JPH045894B2 JP58121734A JP12173483A JPH045894B2 JP H045894 B2 JPH045894 B2 JP H045894B2 JP 58121734 A JP58121734 A JP 58121734A JP 12173483 A JP12173483 A JP 12173483A JP H045894 B2 JPH045894 B2 JP H045894B2
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- fuel
- air
- air mixture
- annular
- combustor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
- F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般にガスタービンエンジン燃焼装置
に関係し、具体的には燃料と空気を混合し、混合
気を燃焼器中に吐出する改良気化器に関する。
に関係し、具体的には燃料と空気を混合し、混合
気を燃焼器中に吐出する改良気化器に関する。
発明の背景
ガスタービンエンジンの典型的な気化装置は、
燃焼器のドーム端に円周方向に間隔をおいて配置
された複数個の気化器、即ち旋回器(swirler)
を含む。各旋回器はその上流側に同軸配置された
中心燃料噴射器と共働して、噴射器からの燃料を
ガスタービンエンジンの圧縮機からの圧縮空気と
混合する。旋回器は普通1段以上の旋回羽根を含
み、これらの羽根が圧縮空気の一部を旋回させ
て、この空気を燃料噴射器からの燃料と混合する
作用をなす。こうして得られた燃料/空気混合気
を燃焼器中に、旋回器の縦軸線に関して選ばれた
噴霧角で吐出する。
燃焼器のドーム端に円周方向に間隔をおいて配置
された複数個の気化器、即ち旋回器(swirler)
を含む。各旋回器はその上流側に同軸配置された
中心燃料噴射器と共働して、噴射器からの燃料を
ガスタービンエンジンの圧縮機からの圧縮空気と
混合する。旋回器は普通1段以上の旋回羽根を含
み、これらの羽根が圧縮空気の一部を旋回させ
て、この空気を燃料噴射器からの燃料と混合する
作用をなす。こうして得られた燃料/空気混合気
を燃焼器中に、旋回器の縦軸線に関して選ばれた
噴霧角で吐出する。
旋回器および中心燃料噴射器を含む気化装置の
例が、米国特許第3899884号、同第3589127号およ
び同第3703259号に開示されており、これらを本
明細書では参考として引用する。
例が、米国特許第3899884号、同第3589127号およ
び同第3703259号に開示されており、これらを本
明細書では参考として引用する。
ガスタービンエンジン燃焼装置の設計におい
て、燃料と空気の効果的な混合が完全燃焼に近づ
けるための主要目標である。例えば、気化装置は
排気汚染物、例えば、一酸化炭素、炭化水素およ
び可視煙のレベルを低下させることができなくて
はいけない。
て、燃料と空気の効果的な混合が完全燃焼に近づ
けるための主要目標である。例えば、気化装置は
排気汚染物、例えば、一酸化炭素、炭化水素およ
び可視煙のレベルを低下させることができなくて
はいけない。
気化装置は燃料/空気混合気の所定の噴霧角を
維持できることも必要である。具体的に云うと、
噴霧角が比較的広いときには、燃料/空気混合気
が燃焼器のライナに衝突して、ホツトストリーク
(hot streak:未燃焼の燃料が燃焼器壁上又は近
傍で着火して生じた燃焼器壁の局部的過熱)を生
じやすくなる。これらのホツトストリークは燃料
の濃い領域であつて、ライナを局部的に過熱する
原因となる。さらに、燃料/空気混合気は、代表
的にはライナ表面に沿つて流れる冷却空気流によ
る冷却を受け、この結果排気汚染物が増加する可
能性がある。
維持できることも必要である。具体的に云うと、
噴霧角が比較的広いときには、燃料/空気混合気
が燃焼器のライナに衝突して、ホツトストリーク
(hot streak:未燃焼の燃料が燃焼器壁上又は近
傍で着火して生じた燃焼器壁の局部的過熱)を生
じやすくなる。これらのホツトストリークは燃料
の濃い領域であつて、ライナを局部的に過熱する
原因となる。さらに、燃料/空気混合気は、代表
的にはライナ表面に沿つて流れる冷却空気流によ
る冷却を受け、この結果排気汚染物が増加する可
能性がある。
噴霧角が比較的小さいときには、結果として燃
料の濃い領域が燃焼器内の中心に位置することに
なる。この燃料の濃い領域は、排気汚染物を増大
させると共に、燃焼器の後端部でホツトストリー
クを生じさせる傾向がある。
料の濃い領域が燃焼器内の中心に位置することに
なる。この燃料の濃い領域は、排気汚染物を増大
させると共に、燃焼器の後端部でホツトストリー
クを生じさせる傾向がある。
望ましい気化装置では、燃料と空気を効果的に
混合し、燃焼器内に所定の制御された噴霧角で吐
出する。しかし、ガスタービンエンジンはアイド
リング、巡航運転などの数種のモードで運転され
るので、代表的な気化装置は通常、ガスタービン
エンジンの運転範囲すべてにわたつて妥当な性能
が得られるようにするための折衷案となつてい
る。
混合し、燃焼器内に所定の制御された噴霧角で吐
出する。しかし、ガスタービンエンジンはアイド
リング、巡航運転などの数種のモードで運転され
るので、代表的な気化装置は通常、ガスタービン
エンジンの運転範囲すべてにわたつて妥当な性能
が得られるようにするための折衷案となつてい
る。
例えば、ガスタービンエンジンの運転範囲すべ
てにわたつて噴霧角を比較的狭い角度から比較的
広い角度まで変える必要がある。旋回器は通常固
定構造物で構成されるので、通常旋回器は中間の
噴霧角を得るように固定されて、許容範囲内の性
能を得るようにされている。さらに、ガスタービ
ンエンジンの適切な高度・再着火能力(飛行中に
燃料器を再着火する能力。高度が増すと、酸素が
希薄になるため再着火は難しくなる。)を得るた
めに、燃焼装置の燃料点火器の近くに配置された
旋回器では、比較的広い噴霧角にすることが必要
である。広い噴霧角を得るには、代表的には、米
国特許第3990834号および同第4180974号に開示さ
れているような追加の手段を用いる。
てにわたつて噴霧角を比較的狭い角度から比較的
広い角度まで変える必要がある。旋回器は通常固
定構造物で構成されるので、通常旋回器は中間の
噴霧角を得るように固定されて、許容範囲内の性
能を得るようにされている。さらに、ガスタービ
ンエンジンの適切な高度・再着火能力(飛行中に
燃料器を再着火する能力。高度が増すと、酸素が
希薄になるため再着火は難しくなる。)を得るた
めに、燃焼装置の燃料点火器の近くに配置された
旋回器では、比較的広い噴霧角にすることが必要
である。広い噴霧角を得るには、代表的には、米
国特許第3990834号および同第4180974号に開示さ
れているような追加の手段を用いる。
従来の代表的な旋回器では、これを燃料供給用
の中心燃料噴射ノズルと組合せた場合、旋回器は
軸線方向の移動は束縛されるが、一方下流の燃焼
器に対して相対的に旋回器を半径方向に移動する
ことが出来、こうして旋回器の部材間の半径方向
熱膨張収縮の差を吸収する。この半径方向熱膨脹
収縮の差は、しかし、旋回器の噴霧角を半径方向
に平行移動(translation)させ、これにより混
合気が燃焼器のライナに衝突するときホツトスト
リークを生じる原因となる。
の中心燃料噴射ノズルと組合せた場合、旋回器は
軸線方向の移動は束縛されるが、一方下流の燃焼
器に対して相対的に旋回器を半径方向に移動する
ことが出来、こうして旋回器の部材間の半径方向
熱膨張収縮の差を吸収する。この半径方向熱膨脹
収縮の差は、しかし、旋回器の噴霧角を半径方向
に平行移動(translation)させ、これにより混
合気が燃焼器のライナに衝突するときホツトスト
リークを生じる原因となる。
従つて、本発明の目的は、ガスタービンエンジ
ン用の改良気化器を提供することにある。
ン用の改良気化器を提供することにある。
本発明の他の目的は、ホツトストリークを生じ
る可能性を少なくした改良気化器を提供すること
にある。
る可能性を少なくした改良気化器を提供すること
にある。
本発明の別の目的は、燃料/空気混合気の噴霧
角を制御する手段を含む改良気化器を提供するこ
とにある。
角を制御する手段を含む改良気化器を提供するこ
とにある。
本発明のさらに他の目的は、構造部材間の半径
方向熱膨脹収縮の差に基づくホツトストリークを
減じた改良気化器を提供することにある。
方向熱膨脹収縮の差に基づくホツトストリークを
減じた改良気化器を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、点火能力を改善す
る改良気化器を提供することにある。
る改良気化器を提供することにある。
発明の概要
本発明は、燃料/空気混合気の噴霧角を制御す
る流れ制御手段を含む気化器を提供する。本発明
の1実施例によれば、流れ制御手段はシユラウド
部材に円周方向に間隔をおいて設けた複数個の孔
を有し、これらの孔が圧縮機空気流の制御部分を
気化器の旋回器段から下流軸線方向に導く作用を
なす。これらの孔は所定量の空気流を燃料/空気
混合気の円周のまわりに導いて、混合気を束縛す
るとともにその噴霧角を制御する。
る流れ制御手段を含む気化器を提供する。本発明
の1実施例によれば、流れ制御手段はシユラウド
部材に円周方向に間隔をおいて設けた複数個の孔
を有し、これらの孔が圧縮機空気流の制御部分を
気化器の旋回器段から下流軸線方向に導く作用を
なす。これらの孔は所定量の空気流を燃料/空気
混合気の円周のまわりに導いて、混合気を束縛す
るとともにその噴霧角を制御する。
好適実施例に基づく詳細な説明
第1図に本発明を、ガスタービンエンジンに用
いるのに適した型式の燃焼装置に適用した例を示
す。燃焼装置は燃焼室12を形成する燃焼器10
を具える。燃焼器10は通常環状の形であつて、
外側ライナ14、内側ライナ16およびドーム状
端部、即ちドーム18よりなる。燃焼器10のド
ーム18には円周方向に間隔をおいて複数個の開
口20が形成され、各開口内には、本発明によ
る、燃料と空気の混合気を燃焼室12に送り込む
ための改良気化器22が配設されている。燃焼器
10は適当なシエル24で包囲され、該シエル2
4は外側ライナ14および内側ライナ16と相ま
つて外側環状通路26および内側環状通路28を
それぞれ形成する。外側通路26および内側通路
28は圧縮機(図示せず)からの圧縮機空気流3
0の一部を外側ライナ14および内側ライナ16
に設けた適当な孔32を経て燃焼室12内に送つ
て、当業界でよく知られているように燃焼器10
を冷却するとともに燃焼ガス生成物を希釈する。
燃焼器10の上流側延長部34は分流板として機
能し、圧縮機空気流30を外側通路26と内側通
路28と延長部34の上流端開口36とに分流す
る。上流端開口36は本発明の改良気化器22と
流通して、気化に必要な空気を供給する。
いるのに適した型式の燃焼装置に適用した例を示
す。燃焼装置は燃焼室12を形成する燃焼器10
を具える。燃焼器10は通常環状の形であつて、
外側ライナ14、内側ライナ16およびドーム状
端部、即ちドーム18よりなる。燃焼器10のド
ーム18には円周方向に間隔をおいて複数個の開
口20が形成され、各開口内には、本発明によ
る、燃料と空気の混合気を燃焼室12に送り込む
ための改良気化器22が配設されている。燃焼器
10は適当なシエル24で包囲され、該シエル2
4は外側ライナ14および内側ライナ16と相ま
つて外側環状通路26および内側環状通路28を
それぞれ形成する。外側通路26および内側通路
28は圧縮機(図示せず)からの圧縮機空気流3
0の一部を外側ライナ14および内側ライナ16
に設けた適当な孔32を経て燃焼室12内に送つ
て、当業界でよく知られているように燃焼器10
を冷却するとともに燃焼ガス生成物を希釈する。
燃焼器10の上流側延長部34は分流板として機
能し、圧縮機空気流30を外側通路26と内側通
路28と延長部34の上流端開口36とに分流す
る。上流端開口36は本発明の改良気化器22と
流通して、気化に必要な空気を供給する。
燃焼器10への燃料の送給は、シエル24に適
当に取付けられた中空の燃料噴射装置38を通し
て行われる。燃料噴射装置38は湾曲して上流端
開口36内にはまり、その内部に形成された燃料
通路は液体燃料を燃料噴射ノズル40に供給し
て、本発明の気化器22により霧化させる。
当に取付けられた中空の燃料噴射装置38を通し
て行われる。燃料噴射装置38は湾曲して上流端
開口36内にはまり、その内部に形成された燃料
通路は液体燃料を燃料噴射ノズル40に供給し
て、本発明の気化器22により霧化させる。
第2図を参照すると、各ドーム開口20には
ほゞ環状の遷移セグメントまたはスプラツシユプ
レート(splash plate:燃料/空気混合気と燃焼
器ライナ14,16との間のバツフアを提供する
もの。)42が適当に固定され、このスプラツシ
ユプレートを介して気化器22をドーム18に取
付け配置する。スプラツシユプレート42は、ド
ーム開口20から上流側に延在するほゞ円筒状の
前方部分44および中間部分50と、ドーム開口
20から下流側に延在する一体のほゞ四角形の後
方部分46とを含む。スプラツシユプレート42
の後方部分46は、ドーム開口20の中心にかつ
開口に直角に貫通配置された気化器22の縦軸線
48に対して半径方向外方に傾斜または張り出し
ている。
ほゞ環状の遷移セグメントまたはスプラツシユプ
レート(splash plate:燃料/空気混合気と燃焼
器ライナ14,16との間のバツフアを提供する
もの。)42が適当に固定され、このスプラツシ
ユプレートを介して気化器22をドーム18に取
付け配置する。スプラツシユプレート42は、ド
ーム開口20から上流側に延在するほゞ円筒状の
前方部分44および中間部分50と、ドーム開口
20から下流側に延在する一体のほゞ四角形の後
方部分46とを含む。スプラツシユプレート42
の後方部分46は、ドーム開口20の中心にかつ
開口に直角に貫通配置された気化器22の縦軸線
48に対して半径方向外方に傾斜または張り出し
ている。
スプラツシユプレート42の後方部分46はま
た、ドーム18にほゞ平行にかつ間隔をあけて配
置され、両者間にスプラツシユプレート流れチヤ
ンネル52を形成する。複数個のスプラツシユプ
レート冷却孔54がドーム18を貫通して、流れ
チヤンネル52と流通し、圧縮機空気30の一部
をスプラツシユプレート42の冷却用に送給す
る。スプラツシユプレート42および燃料噴射装
置38を含む適当な燃焼器が米国特許第3899884
号に開示されている。
た、ドーム18にほゞ平行にかつ間隔をあけて配
置され、両者間にスプラツシユプレート流れチヤ
ンネル52を形成する。複数個のスプラツシユプ
レート冷却孔54がドーム18を貫通して、流れ
チヤンネル52と流通し、圧縮機空気30の一部
をスプラツシユプレート42の冷却用に送給す
る。スプラツシユプレート42および燃料噴射装
置38を含む適当な燃焼器が米国特許第3899884
号に開示されている。
第1図および第2図を参照して、本発明の気化
器22(以下端に旋回器と称する)を詳しく説明
する。旋回器22はほゞ円筒形のシユラウド部
材、即ちバレル56を含み、バレルはその中間部
分58でスプラツシユプレート42の前方部分4
4に適当に取付けられている。バレル56は縦軸
線48と同軸に位置合わせされている。バレル5
6は、スプラツシユプレート42の前方部分44
から上流方向に延在する前方部分60と、バレル
中間部分58からスプラツシユプレート42の後
方部分46へ下流方向に延在する後方部分62と
を含む。スプラツシユプレート42の中間部分5
0はバレル56の後方部分62にほゞ平行にかつ
間隔をあけて配置され、両者間に環状バレル流れ
チヤンネル64を形成する。スプラツシユプレー
ト42の中間部分50のまわり(円周方向)に中
間部分50を貫通して複数個のバレル冷却孔66
があけられて、バレル流れチヤンネル64と流通
しており、これらの冷却孔66は圧縮機空気30
の一部をバレル54の冷却用に送給する作用をな
す。
器22(以下端に旋回器と称する)を詳しく説明
する。旋回器22はほゞ円筒形のシユラウド部
材、即ちバレル56を含み、バレルはその中間部
分58でスプラツシユプレート42の前方部分4
4に適当に取付けられている。バレル56は縦軸
線48と同軸に位置合わせされている。バレル5
6は、スプラツシユプレート42の前方部分44
から上流方向に延在する前方部分60と、バレル
中間部分58からスプラツシユプレート42の後
方部分46へ下流方向に延在する後方部分62と
を含む。スプラツシユプレート42の中間部分5
0はバレル56の後方部分62にほゞ平行にかつ
間隔をあけて配置され、両者間に環状バレル流れ
チヤンネル64を形成する。スプラツシユプレー
ト42の中間部分50のまわり(円周方向)に中
間部分50を貫通して複数個のバレル冷却孔66
があけられて、バレル流れチヤンネル64と流通
しており、これらの冷却孔66は圧縮機空気30
の一部をバレル54の冷却用に送給する作用をな
す。
旋回器22は環状の第1旋回手段68も含む。
第1旋回手段68は縦軸線48のまわりに同軸に
かつバレル56の入口端70と流通関係で上流側
に配置されている。第1旋回手段68は中心開口
74を有する第1環状部材72を含み、この開口
74は燃料噴射ノズル40を軸線方向摺動自在に
収容し、燃料ノズル40から旋回器22への燃料
の通路をつくつている。第1旋回手段68はま
た、第1環状部材72から半径方向外向きに配置
された複数個の円周方向に間隔をおいて設けられ
た第1羽根76を含む。これらの第1羽根76は
圧縮機空気30の第1部分78を円周方向に旋回
させるとともに、この空気をほゞ軸線下流方向に
導く作用をなす。第1旋回手段68はさらに、複
数の第1羽根76の半径方向外側部分に固着され
た環状フランジ80を含む。このフランジ80は
第1旋回手段68を以下に説明する方法でバレル
56に取付けるためのものである。第1旋回手段
68は燃料噴射ノズル40からの燃料を圧縮機空
気30の第1部分78と混合して、第1燃料/空
気混合気82をつくるとともに、この燃料/空気
混合気82をバレル56の入口端70に導く作用
をなす。
第1旋回手段68は縦軸線48のまわりに同軸に
かつバレル56の入口端70と流通関係で上流側
に配置されている。第1旋回手段68は中心開口
74を有する第1環状部材72を含み、この開口
74は燃料噴射ノズル40を軸線方向摺動自在に
収容し、燃料ノズル40から旋回器22への燃料
の通路をつくつている。第1旋回手段68はま
た、第1環状部材72から半径方向外向きに配置
された複数個の円周方向に間隔をおいて設けられ
た第1羽根76を含む。これらの第1羽根76は
圧縮機空気30の第1部分78を円周方向に旋回
させるとともに、この空気をほゞ軸線下流方向に
導く作用をなす。第1旋回手段68はさらに、複
数の第1羽根76の半径方向外側部分に固着され
た環状フランジ80を含む。このフランジ80は
第1旋回手段68を以下に説明する方法でバレル
56に取付けるためのものである。第1旋回手段
68は燃料噴射ノズル40からの燃料を圧縮機空
気30の第1部分78と混合して、第1燃料/空
気混合気82をつくるとともに、この燃料/空気
混合気82をバレル56の入口端70に導く作用
をなす。
第2図に例示した旋回器22は二重反転旋回器
であり、従つて第2旋回手段84も含む。第2旋
回手段84は第1旋回手段68と同軸にかつ第1
旋回手段68の下流側に配置され、バレル56の
前方部分60に固着されている。第2旋回手段8
4は中心開口を有する第2環状部材86を含み、
その中心開口は第1燃料/空気混合気82をバレ
ル56内で更に下流側に導く作用をなす。第2環
状部材86は、上流方向にかつ縦軸線48から半
径方向外方に延在する前方部分88を含む。前方
部分88のほゞU字形の端部90は凹部が半径方
向内方に面し、第1旋回手段68の環状フランジ
80を半径方向摺動可能な接触関係で受け入れ
る。この構成は燃料噴射装置38と、旋回器22
が固定されている燃焼器10のドーム18との間
の、半径方向熱膨張収縮の差を吸収するのに有効
である。第2環状部材86はベンチユリを形成す
る凸状の減径内面を有する後方部分92も含む。
であり、従つて第2旋回手段84も含む。第2旋
回手段84は第1旋回手段68と同軸にかつ第1
旋回手段68の下流側に配置され、バレル56の
前方部分60に固着されている。第2旋回手段8
4は中心開口を有する第2環状部材86を含み、
その中心開口は第1燃料/空気混合気82をバレ
ル56内で更に下流側に導く作用をなす。第2環
状部材86は、上流方向にかつ縦軸線48から半
径方向外方に延在する前方部分88を含む。前方
部分88のほゞU字形の端部90は凹部が半径方
向内方に面し、第1旋回手段68の環状フランジ
80を半径方向摺動可能な接触関係で受け入れ
る。この構成は燃料噴射装置38と、旋回器22
が固定されている燃焼器10のドーム18との間
の、半径方向熱膨張収縮の差を吸収するのに有効
である。第2環状部材86はベンチユリを形成す
る凸状の減径内面を有する後方部分92も含む。
第2旋回手段84は、第2環状部材86の後方
部分92から半径方向外方に延在する複数個の円
周方向に間隔をおいて配置された第2羽根94を
含み、これらの第2羽根94は圧縮機空気30の
第2部分96を円周方向に旋回させる。第2羽根
94を第2環状部材86と一体につくるのが好ま
しい。第2旋回手段84は、第1燃料/空気混合
気82を圧縮機空気30の第2部分96と混合し
て、第2燃料/空気混合気98をつくる作用をな
す。
部分92から半径方向外方に延在する複数個の円
周方向に間隔をおいて配置された第2羽根94を
含み、これらの第2羽根94は圧縮機空気30の
第2部分96を円周方向に旋回させる。第2羽根
94を第2環状部材86と一体につくるのが好ま
しい。第2旋回手段84は、第1燃料/空気混合
気82を圧縮機空気30の第2部分96と混合し
て、第2燃料/空気混合気98をつくる作用をな
す。
旋回器22はさらに管状部材または環状スリー
ブ100も含み、その前方部分102は第2羽根
94の半径方向最外側部分と一体とすることがで
き、第2旋回手段84をバレル56の前方部分6
0に固定するためのものである。環状スリーブ1
00は第2羽根94から下流側に延在する中間部
分104および後方部分106も含み、これら部
分はバレル56の中間部分58から半径方向内方
に離間していて、流れ制御チヤンネル108を形
成する。環状スリーブ100の中間部分104は
ベンチユリを形成するほゞ凸状の減径内面を有す
る。環状スリーブ100の後方部分106は半径
方向外方にかつ軸線下流方向に傾斜または張り出
している。
ブ100も含み、その前方部分102は第2羽根
94の半径方向最外側部分と一体とすることがで
き、第2旋回手段84をバレル56の前方部分6
0に固定するためのものである。環状スリーブ1
00は第2羽根94から下流側に延在する中間部
分104および後方部分106も含み、これら部
分はバレル56の中間部分58から半径方向内方
に離間していて、流れ制御チヤンネル108を形
成する。環状スリーブ100の中間部分104は
ベンチユリを形成するほゞ凸状の減径内面を有す
る。環状スリーブ100の後方部分106は半径
方向外方にかつ軸線下流方向に傾斜または張り出
している。
運転時には、燃料噴射ノズル40からの燃料が
圧縮機空気30の第1部分78および第2部分9
6と混合され、こうして得られる第2燃料/空気
混合気98をバレル56の出口端110を経て燃
焼室12内に、縦軸線48に対して噴霧角Dを有
するほゞ円錐台状の噴霧パターンで吐出する。噴
霧角Dは、第1および第2旋回手段の形状と燃料
および空気の流量などの変数を適切に選択するこ
とにより、部分的に制御することができる。しか
し、噴霧角をさらに制御するのが望ましい。
圧縮機空気30の第1部分78および第2部分9
6と混合され、こうして得られる第2燃料/空気
混合気98をバレル56の出口端110を経て燃
焼室12内に、縦軸線48に対して噴霧角Dを有
するほゞ円錐台状の噴霧パターンで吐出する。噴
霧角Dは、第1および第2旋回手段の形状と燃料
および空気の流量などの変数を適切に選択するこ
とにより、部分的に制御することができる。しか
し、噴霧角をさらに制御するのが望ましい。
本発明の改良点の1つは、第2旋回手段84を
バレル56に固定したことである。これにより、
半径方向熱膨脹収縮の差に基づく第2旋回手段8
4とドーム18との間の変位を防止する。そうで
ない場合には、半径方向熱膨脹収縮の差により第
2燃料/空気混合気98が半径方向内方または外
方に内側ライナ16または外側ライナ14に向つ
てそれぞれ平行移動する。燃料噴射装置38およ
び旋回器22の半径方向熱膨脹収縮の差の吸収
は、燃料噴射ノズル40が差込まれた第1旋回手
段68を第2環状部材86に摺動自在にはめるこ
とによつて達成される。燃料噴射ノズル40は半
径方向に自由に平行移動できるようにする一方、
第2旋回手段84は移動しないように拘束されて
いる。この構成は、そうでない場合に起り得るホ
ツトストリークの可能性を減じるのに有効であ
る。
バレル56に固定したことである。これにより、
半径方向熱膨脹収縮の差に基づく第2旋回手段8
4とドーム18との間の変位を防止する。そうで
ない場合には、半径方向熱膨脹収縮の差により第
2燃料/空気混合気98が半径方向内方または外
方に内側ライナ16または外側ライナ14に向つ
てそれぞれ平行移動する。燃料噴射装置38およ
び旋回器22の半径方向熱膨脹収縮の差の吸収
は、燃料噴射ノズル40が差込まれた第1旋回手
段68を第2環状部材86に摺動自在にはめるこ
とによつて達成される。燃料噴射ノズル40は半
径方向に自由に平行移動できるようにする一方、
第2旋回手段84は移動しないように拘束されて
いる。この構成は、そうでない場合に起り得るホ
ツトストリークの可能性を減じるのに有効であ
る。
本発明のもう一つの改良点は、流れ制御手段1
12を設けたことにある。この流れ制御手段11
2は、第2燃料/空気混合気98の流れを所定通
りに束縛し、噴霧角Dを補足的にかつ一層正確に
制御し、ホツトストリークの生じる可能性をさら
に減じるのに有効である。さらに具体的に云う
と、流れ制御手段112は、1実施例において
は、複数の所定寸法の制御孔114を含み、制御
孔は円周方向に間隔をおいて、バレル56の中間
部分58に、第1旋回手段68および第2旋回手
段84より後方に、流れ制御チヤンネル108と
流通関係で配設される。スプラツシユプレート4
2の前方部分44にも適当な孔をバレル孔114
と流通関係で設ける。
12を設けたことにある。この流れ制御手段11
2は、第2燃料/空気混合気98の流れを所定通
りに束縛し、噴霧角Dを補足的にかつ一層正確に
制御し、ホツトストリークの生じる可能性をさら
に減じるのに有効である。さらに具体的に云う
と、流れ制御手段112は、1実施例において
は、複数の所定寸法の制御孔114を含み、制御
孔は円周方向に間隔をおいて、バレル56の中間
部分58に、第1旋回手段68および第2旋回手
段84より後方に、流れ制御チヤンネル108と
流通関係で配設される。スプラツシユプレート4
2の前方部分44にも適当な孔をバレル孔114
と流通関係で設ける。
制御孔114は圧縮機空気30の制御部分11
6を受け入れて、この空気を流れ制御チヤンネル
108に導く作用をなす。圧縮機空気の制御部分
116は、第2燃料/空気混合気98の流れのま
わりに、軸線下流方向および半径方向外方に、旋
回を生じることなく吐出される。制御部分116
の空気量は、航空機の巡航時に生じる状態のよう
な望ましいエンジン運転状態で、選定された噴霧
角Dが得られるように予め定める。例えば、図示
の特定の旋回器22の場合、第1部分78、第2
部分96および制御部分116の合計流量、即ち
合計旋回器空気流量の内の約10%〜20%の流量の
制御部分116が、噴霧角Dを、例えばホツトス
トリークを減じるために適当な角度に制御するの
に有効であることを確かめた。制御部分116は
合計旋回器空気流量の約17%とするのが好まし
い。こうして全空気流量の特定のパーセント分が
制御孔114を介して制御部分116として流
れ、噴霧角Dの制御を可能にする。
6を受け入れて、この空気を流れ制御チヤンネル
108に導く作用をなす。圧縮機空気の制御部分
116は、第2燃料/空気混合気98の流れのま
わりに、軸線下流方向および半径方向外方に、旋
回を生じることなく吐出される。制御部分116
の空気量は、航空機の巡航時に生じる状態のよう
な望ましいエンジン運転状態で、選定された噴霧
角Dが得られるように予め定める。例えば、図示
の特定の旋回器22の場合、第1部分78、第2
部分96および制御部分116の合計流量、即ち
合計旋回器空気流量の内の約10%〜20%の流量の
制御部分116が、噴霧角Dを、例えばホツトス
トリークを減じるために適当な角度に制御するの
に有効であることを確かめた。制御部分116は
合計旋回器空気流量の約17%とするのが好まし
い。こうして全空気流量の特定のパーセント分が
制御孔114を介して制御部分116として流
れ、噴霧角Dの制御を可能にする。
第3図に点火器120の近くに用いる旋回器1
18を含む本発明の別の実施例を示す。点火器1
20およびその燃焼器および旋回器との構造的関
連が、米国特許第3990834号に開示されている。
第3図の旋回器118は、以下に説明する点以外
は第1および2図に示した旋回器22と実質的に
同一である。
18を含む本発明の別の実施例を示す。点火器1
20およびその燃焼器および旋回器との構造的関
連が、米国特許第3990834号に開示されている。
第3図の旋回器118は、以下に説明する点以外
は第1および2図に示した旋回器22と実質的に
同一である。
複数個の円周方向に間隔をおいて配置された旋
回器22のほかに、燃焼器10は、例えば2個の
旋回器118および点火器120を含み得る。旋
回器22がすべて好適な噴霧角Dを呈するように
所定の通りに構成されているならば、これらの点
火器120の近くに位置する旋回器118につい
ては、噴霧角Pを大きくすると着火領域での燃
料/空気比が高まり、着火性能が改善されるの
で、もつと大きな噴霧角Pにして点火器120の
近くに選ばれた燃料/空気比および分布を与える
のが好ましい。このことを実現するには、第2燃
料/空気混合気98を点火器120により近づく
ように向けて点火を容易にする。従つて、旋回器
118には、バレル56の点火器120に面する
後方部分62を円弧状に切取つて円弧状切取部分
122を設ける。切取部分122により第2燃
料/空気流れ98が点火器120に近づきやすく
なる。そのほかに、環状スリーブ100はその下
流端に水差しのそそぎ口状の円弧状リツプ部分1
24を含み、該部分は半径方向外方にかつ軸線下
流方向に張り出している。この半径方向外方の張
出し(flare)の度合を環状スリーブ100の初
期の張出しより大きくして、局部的に大きな噴霧
角Pが得られるようにして、点火特性、特に高度
再着火能力を改善する。
回器22のほかに、燃焼器10は、例えば2個の
旋回器118および点火器120を含み得る。旋
回器22がすべて好適な噴霧角Dを呈するように
所定の通りに構成されているならば、これらの点
火器120の近くに位置する旋回器118につい
ては、噴霧角Pを大きくすると着火領域での燃
料/空気比が高まり、着火性能が改善されるの
で、もつと大きな噴霧角Pにして点火器120の
近くに選ばれた燃料/空気比および分布を与える
のが好ましい。このことを実現するには、第2燃
料/空気混合気98を点火器120により近づく
ように向けて点火を容易にする。従つて、旋回器
118には、バレル56の点火器120に面する
後方部分62を円弧状に切取つて円弧状切取部分
122を設ける。切取部分122により第2燃
料/空気流れ98が点火器120に近づきやすく
なる。そのほかに、環状スリーブ100はその下
流端に水差しのそそぎ口状の円弧状リツプ部分1
24を含み、該部分は半径方向外方にかつ軸線下
流方向に張り出している。この半径方向外方の張
出し(flare)の度合を環状スリーブ100の初
期の張出しより大きくして、局部的に大きな噴霧
角Pが得られるようにして、点火特性、特に高度
再着火能力を改善する。
円弧状リツプ部分124を任意の旋回器に適用
して点火能力を高めることができる。旋回羽根の
下流側に配置された、燃料/空気混合気の燃焼器
への通路を形成する管状構造物、例えば環状スリ
ーブ100にリツプ124を設ける必要があるだ
けである。環状スリーブ100の円弧状後方部分
を、環状スリーブの残りの円周部分より大きく半
径方向外方に張り出させることにより、燃料/空
気混合気の噴霧角Pを点火器に近接するように制
御して、点火能力を増すことができる。
して点火能力を高めることができる。旋回羽根の
下流側に配置された、燃料/空気混合気の燃焼器
への通路を形成する管状構造物、例えば環状スリ
ーブ100にリツプ124を設ける必要があるだ
けである。環状スリーブ100の円弧状後方部分
を、環状スリーブの残りの円周部分より大きく半
径方向外方に張り出させることにより、燃料/空
気混合気の噴霧角Pを点火器に近接するように制
御して、点火能力を増すことができる。
第4図は旋回器118の端面図で、水差しのそ
そぎ口状のリツプ124を一層わかりやすく示
す。リツプ124を環状スリーブ100の円周の
約125°にわたつて張り出させるのが好ましい。勿
論、望ましい特定の設計上の必要条件に応じて、
リツプ124を円周の、例えば約10°のように小
さい角度から約180°のように大きい角度まで延在
させることができる。環状スリーブ100の1つ
の弧状部分だけを張り出させることにより、望ま
しい場合に、点火器120の近くのみに大きな噴
霧角Pをとることができる。環状スリーブ100
の残りの円周部分は噴霧角Dを生じる作用をな
し、この角度による効果を発揮する。
そぎ口状のリツプ124を一層わかりやすく示
す。リツプ124を環状スリーブ100の円周の
約125°にわたつて張り出させるのが好ましい。勿
論、望ましい特定の設計上の必要条件に応じて、
リツプ124を円周の、例えば約10°のように小
さい角度から約180°のように大きい角度まで延在
させることができる。環状スリーブ100の1つ
の弧状部分だけを張り出させることにより、望ま
しい場合に、点火器120の近くのみに大きな噴
霧角Pをとることができる。環状スリーブ100
の残りの円周部分は噴霧角Dを生じる作用をな
し、この角度による効果を発揮する。
例示した点火器に近接していない旋回器、例え
ば第1図の旋回器22にとつては制御部分116
を合計旋回器空気流量の約17%とするのが好まし
いが、リツプ124が設けられた旋回器118に
とつては制御部分126を合計旋回器空気流量の
約13%と比較的小さくするのが好ましい。
ば第1図の旋回器22にとつては制御部分116
を合計旋回器空気流量の約17%とするのが好まし
いが、リツプ124が設けられた旋回器118に
とつては制御部分126を合計旋回器空気流量の
約13%と比較的小さくするのが好ましい。
従つて、本発明による旋回器22および旋回器
118を用いることにより、燃料/空気混合気の
流れおよびその噴霧角の制御を高め、燃焼器10
における気化特性を改良する。
118を用いることにより、燃料/空気混合気の
流れおよびその噴霧角の制御を高め、燃焼器10
における気化特性を改良する。
本発明を二重反転旋回器22を含む実施例に従
つて説明したが、他の実施例も上記教示内容から
明らかである。例えば、流れ制御手段112を任
意の旋回装置に設けてその噴霧角を制御すること
ができる。1段の旋回羽根しかもたない旋回装置
にも、その下流に流れ制御手段112を配置して
噴霧角を制御することができる。点火器120の
近くにこのような1段の旋回装置を用いる場合、
バレルの後端110に水差しの口状のリツプ12
4を設けて燃料/空気混合気を点火器120の方
へ導くことができる。
つて説明したが、他の実施例も上記教示内容から
明らかである。例えば、流れ制御手段112を任
意の旋回装置に設けてその噴霧角を制御すること
ができる。1段の旋回羽根しかもたない旋回装置
にも、その下流に流れ制御手段112を配置して
噴霧角を制御することができる。点火器120の
近くにこのような1段の旋回装置を用いる場合、
バレルの後端110に水差しの口状のリツプ12
4を設けて燃料/空気混合気を点火器120の方
へ導くことができる。
本発明を軸流旋回羽根として特徴付けられる第
1羽根76および第2羽根94を有する旋回器に
関して説明したが、任意のタイプの旋回器、例え
ば半径流旋回羽根を有する旋回器を使用すること
もできる。
1羽根76および第2羽根94を有する旋回器に
関して説明したが、任意のタイプの旋回器、例え
ば半径流旋回羽根を有する旋回器を使用すること
もできる。
さらに、エンジン運転中に噴霧角DおよびPを
所望通りに変えるために、制御流れ116および
126の量を調節する手段を設けることができ
る。
所望通りに変えるために、制御流れ116および
126の量を調節する手段を設けることができ
る。
第1図は本発明の1実施例による気化器を含む
ガスタービンエンジンの燃焼器の1例の断面図、
第2図は第1図の気化器の拡大断面図、第3図は
燃料点火器の近くで用いる本発明の別の実施例に
よる気化器の断面図、そして第4図は第3図の3
−3線に沿つて見た端面図で、気化器の点火能力
を増加する局部な張出し部分を含む環状スリーブ
を示す。 10……燃焼器、12……燃焼室、14,16
……ライナ、18……ドーム、20……開口、2
2……気化器(旋回器)、30……圧縮機空気、
38……燃料噴射装置、40……ノズル、42…
…スプラツシユプレート、48……縦軸線、56
……バレル、58……バレル中間部分、60……
バレル前方部分、62……バレル後方部分、68
……第1旋回手段、70……バレル入口端、72
……第1環状部材、74……中心開口、76……
第1羽根、78……圧縮機空気の第1部分、80
……フランジ、82……第1混合気、84……第
2旋回手段、86……第2環状部材、88……前
方部分、90……U字形端部、92……後方部
分、94……第2羽根、96……圧縮機空気の第
2部分、98……第2混合気、100……環状ス
リーブ、102……スリーブ前方部分、104…
…スリーブ中間部分、106……スリーブ後方部
分、108……流れ制御チヤンネル、110……
バレル出口端、112……流れ制御手段、114
……孔、116……圧縮機空気の制御部分、11
8……旋回器、120……点火器、122……切
取部分、124……リツプ部分、126……圧縮
機空気の制御部分。
ガスタービンエンジンの燃焼器の1例の断面図、
第2図は第1図の気化器の拡大断面図、第3図は
燃料点火器の近くで用いる本発明の別の実施例に
よる気化器の断面図、そして第4図は第3図の3
−3線に沿つて見た端面図で、気化器の点火能力
を増加する局部な張出し部分を含む環状スリーブ
を示す。 10……燃焼器、12……燃焼室、14,16
……ライナ、18……ドーム、20……開口、2
2……気化器(旋回器)、30……圧縮機空気、
38……燃料噴射装置、40……ノズル、42…
…スプラツシユプレート、48……縦軸線、56
……バレル、58……バレル中間部分、60……
バレル前方部分、62……バレル後方部分、68
……第1旋回手段、70……バレル入口端、72
……第1環状部材、74……中心開口、76……
第1羽根、78……圧縮機空気の第1部分、80
……フランジ、82……第1混合気、84……第
2旋回手段、86……第2環状部材、88……前
方部分、90……U字形端部、92……後方部
分、94……第2羽根、96……圧縮機空気の第
2部分、98……第2混合気、100……環状ス
リーブ、102……スリーブ前方部分、104…
…スリーブ中間部分、106……スリーブ後方部
分、108……流れ制御チヤンネル、110……
バレル出口端、112……流れ制御手段、114
……孔、116……圧縮機空気の制御部分、11
8……旋回器、120……点火器、122……切
取部分、124……リツプ部分、126……圧縮
機空気の制御部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 燃料ノズルからの燃料と圧縮機からの空気を
混合し、燃料/空気混合気を管状部材の出口端を
経てガスタービンエンジンの燃焼器内の燃料点火
器近くに送る気化器において、 前記管状部材の出口端が、前記管状部材の後方
端の円弧状部分にわたつて半径方向外方に張り出
した水差しの口状のリツプ部分を含み、これによ
り前記燃料/空気混合気を前記燃料点火器近くに
導くようにしたことを特徴とする気化器。 2 燃料ノズルからの燃料と圧縮機からの空気と
を混合し、燃料/空気混合気をガスタービンエン
ジンの燃焼器に送給する気化器において、 入口端、中間部分および出口端を有するほゞ円
筒形のシユラウド部材と、 前記シユラウド部材の縦軸線のまわりに同軸に
かつシユラウド部材入口端と流通関係で上流側に
配置された環状の第1旋回手段とを含み、該第1
旋回手段は、前記燃料ノズルからの燃料を前記シ
ユラウド部材入口端内へ通す中心開口を有する第
1環状部材と、前記第1環状部材から半径方向外
方に配置されていて、前記圧縮機からの空気の第
1部分を前記燃料と混合して燃料/空気混合気を
形成するための複数個の円周方向に間隔をおいて
設けられた第1羽根とを有し、更に 前記圧縮機からの空気の制御部分を受取り、該
制御部分を前記シユラウド部材内にほゞ下流方向
にかつ前記燃料/空気混合気の円周のまわりに導
き、これにより前記燃料/空気混合気を束縛し
て、該混合気の前記シユラウド部材の出口端から
前記燃焼器内への噴霧角を制御する作用を持つ流
れ制御手段と、 前記第1旋回手段と前記流れ制御手段との間に
同軸にかつ軸線方向に前記シユラウド部材の入口
端と流通関係に配置された環状の第2旋回手段と
を含み、 該第2旋回手段が、前記燃料/空気混合気の通
路を形成する中心開口を有する第2環状部材と、
前記第2環状部材から半径方向外方に配置されて
いて、前記圧縮機からの空気の第2部分を前記燃
料/空気混合気と混合して第2燃料/空気混合気
を形成するための複数個の円周方向に間隔をおい
て設けられた第2羽根を有して、前記流れ制御手
段が前記第2燃料/空気混合気の噴霧角を制御
し、更に 環状スリーブを含み、該環状スリーブが前記第
2旋回手段より半径方向外方に配置された前方部
分と、前記第2旋回手段から下流側に延在する中
間部分および後方部分とを有し、前記スリーブの
中間部分および後方部分が前記流れ制御手段から
半径方向内方に離間していて、もつて前記空気の
制御部分を受取つて通す環状流れ制御チヤンネル
を形成し、 前記シユラウド部材がその後端に前記燃焼器内
の燃料点火器に面する円弧状切取部分を有し、前
記環状スリーブの後方端が前記シユラウド部材の
切取部分に向つて延在する水差しの口状のリツプ
部分を有し、これにより前記第2燃料/空気混合
気を前記燃料点火器に向つてそらせて点火能力を
増加するようにした、気化器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US395536 | 1982-07-06 | ||
| US06/395,536 US4584834A (en) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | Gas turbine engine carburetor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935724A JPS5935724A (ja) | 1984-02-27 |
| JPH045894B2 true JPH045894B2 (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=23563454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58121734A Granted JPS5935724A (ja) | 1982-07-06 | 1983-07-06 | ガスタ−ビンエンジン用気化器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4584834A (ja) |
| JP (1) | JPS5935724A (ja) |
| DE (1) | DE3323490A1 (ja) |
| FR (1) | FR2529954B1 (ja) |
| GB (1) | GB2123137B (ja) |
| IT (1) | IT1168267B (ja) |
Families Citing this family (68)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2150277B (en) * | 1983-11-26 | 1987-01-28 | Rolls Royce | Combustion apparatus for a gas turbine engine |
| DE3564024D1 (en) * | 1984-02-29 | 1988-09-01 | Lucas Ind Plc | Combustion equipment |
| US4653278A (en) * | 1985-08-23 | 1987-03-31 | General Electric Company | Gas turbine engine carburetor |
| US5001895A (en) * | 1987-12-14 | 1991-03-26 | Sundstrand Corporation | Fuel injector for turbine engines |
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