JPH0490419A - ガスタービン用燃焼器 - 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 この発明は、車両用ガスタービンエンジン等のガスター
ビンに用いられる燃焼器、特に燃焼用空気孔面積と希釈
用空気孔面積との割合を運転条件により変化させるよう
にした燃焼器の改良に関する。

従来の技術 ガスタービン用燃焼器においては、一般に、頂部の燃料
噴射弁近傍からスリーブや燃焼用空気孔を介して燃焼用
空気を取り込むとともに、これよりも下流位置に開口形
成した希釈用空気孔を介して希釈用空気を取り込むよう
になっているが、この燃焼用空気や希釈用空気の配分を
調節するために、燃焼室を画成する内筒の外周に、適宜
形状の開口部を有する空気制御用スリーブを回転可能に
嵌合配置し、上記開口部と燃焼用空気孔や希釈用空気孔
との重なりによって実質的開口面積を変化させ得るよう
にしたガスタービン用燃焼器が従来から知られている（
実開昭５７−１５４８５５号公報、実開昭６０−１８５
０３４号公報等参照）。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のように空気制御用スリーブを内筒
に嵌合し、こ′れを回転させる構成では、非常な高温下
で空気制御用スリーブと内筒とが摺動することになるの
で、摺動面の潤滑が困難であり、焼付を生じ易い。

また空気制御用スリーブを例えばロッドを介して遠隔的
に駆動する形となるため、空気配分率の制御精度が低い
、という欠点もある。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、一端に燃料噴射弁を有し、かつこ
の燃料噴射弁側に燃焼用空気孔が、これよりも下流側に
希釈用空気孔がそれぞれ開口形成された内筒と、この内
筒の外周に配置され、かつ内筒との間に空気通路を画成
する外筒とを備えてなるガスタービン用燃焼器において
、内筒が貫通する楕円形の開口部が形成された円環状の
空気制御弁を、上記空気通路の燃焼用空気孔と希釈用空
気孔との間に回動可能に配設し、かつ外筒内壁には、上
記空気制御弁外周縁の回動軌跡に沿う球面を形成したこ
とを特徴としている。

作用 上記構成では、空気制御弁外周縁と外筒の球面との間に
僅かな間隙が生じるとともに、楕円形開口部と内筒との
間に間隙が生じる。外周側の間隙による通路面積は空気
制御弁の回動に拘わらず略一定となるが、楕円形開口部
と内筒との間の通路面積は空気制御弁の回動に応じて変
化する。従って、空気制御弁の回動位置の制御により、
燃焼用空気と希釈用空気の配分を可変調整できる。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図および第２図は、この発明に係るガスタービン用
燃焼器の一実施例を示している。

この燃焼器は、第１図に示すように、内部に燃焼室を画
成する円筒状の内筒１と、この内筒ｌの外周を覆うよう
に配置された外筒２とに大別され、両者間には、図外の
コンプレッサで加圧された空気が導かれる空気通路３が
画成されている。尚、図示例では、外筒２は、カップ状
の部材２ａと厚肉な円筒状の部材２ｂとに分割して構成
されている。

上記内筒１は、第１図で上方となる一端に、スワーラ４
に囲まれた燃料噴射弁（図示せず）を有し、かつ周囲の
側壁には、燃料噴射弁側に燃焼用空気孔５が開口形成さ
れているとともに、これより下流側に希釈用空気孔６が
開口形成されている。

尚、上記内筒１の下流端は、スクロール部を有する図示
せぬ尾筒に接続される。

そして、内筒１．外筒２の間に形成される円筒状の空気
通路３を、燃焼用空気孔５と希釈用空気孔６との間で仕
切るように、空気制御弁７が配設されている。この空気
制御弁７は、第３図に示すように、上記内筒ｌが貫通す
る楕円形の開口部８を有し、かつ外周が真円形の円環状
をなしている。

また、この空気制御弁７は、通常のバタフライバルブと
同様に直径方向に沿った回動軸９を有し、該回動軸９が
外筒２を図示せぬシール部材を介して貫通しているとと
もに、軸受■０によって回動可能に支持されている。そ
して、上記回動軸９の一端には、ステップモータ等から
なるアクチュエータ１１が直結されている（第２図参照
）。尚、上記開口部８は、内筒１に対し常に非接触状態
を保ち得るように、その寸法か設定されている。

また上記空気制御弁７に対応して、外筒２の内壁には、
空気制御弁７外周縁の回動軌跡に沿う球面１２が形成さ
れている。この球面１２もやはり空気制御弁７外周縁に
対し常に非接触状態を保っている。

さて上記の構成においては、空気制御弁７外周縁と球面
１２との間隙による通路面積は、空気制御弁７の回動位
置に拘わらず略一定となる。これに対し、空気制御弁７
の開口部８と内筒ｌとの間に形成される通路面積は、空
気制御弁７の回動によって変化する。従って、その回動
位置をアクチュエータ１１により適宜に制御することで
、燃焼用空気孔５から取り込まれる燃焼用空気と希釈用
空気孔６から取り込まれる希釈用空気との配分を、運転
条件に応じて調節することができる。これによって種々
の運転条件において、燃焼域の空気過剰率を一定範囲内
に保つことができる。

第３図は、空気制御弁７が内筒ｌの軸線に直交するよう
に制御された状態を示し、この状態で開口部８と内筒ｌ
との間の通路面積が最大となる。

ここで、空気制御弁７外周の間隙の通路面積をＳ３、流
量係数を０１、開口部８と内筒Ｉとの間の通路面積をＳ
２、流量係数をＣ１、燃焼用空気孔５の通路面積をＳ３
、流量係数を０３（４０，８）、スワーラ４の通路面積
を８４、流量係数を０４（＃０．３〜０．５）とすると
、 ５ｌ−ＣＩ＋Ｓ２・Ｃ２−８３・Ｃ３＋　Ｓ　ａ・Ｃ４
の関係が成り立つように各部の寸法が設定されている。

また第４図は、空気制御弁７が回動して、開口部８と内
筒ｌとの間の通路面積が最小となった状態を示している
が、この場合に、燃焼器のトータル空気過剰率最大時（
一般にアイドル時）に燃焼域で必要な空気が送られるよ
うに、その配分率が定められている。

このように上記実施例では、空気配分率を制御するため
の空気制御弁７が回動軸９を中心として回動し、しかも
内筒ｌや外筒２の球面１２に対し非接触状態に保たれて
いるので、高温下でも焼付を生じることがない。また、
低温部位に配置されたアクチュエータＩＩによって空気
制御弁７が直接に駆動されるので、その制御精度を高く
得ることができる。

次に、第５図に示す実施例は、空気制御弁７の弁体およ
び回動軸９を中空状に形成し、内部に冷却空気通路２！
を形成したものである。上記回動軸９の両端には、空気
人口２２が形成され、かつ環状をなす空気制御弁７の回
動軸９と直交する２箇所に空気出口２３が開口形成され
ている。そして、上記空気人口２２には、図示せぬコン
プレッサから吐出された高圧空気の一部が導かれるよう
になっている。

この構成によれば、空気制御弁７の冷却空気通路２１内
を常に空気が通流することで、その冷却が行われ、過度
の温度上昇が一層確実に防止される。

次に第６図に示す実施例は、外筒２内に比較的硬質な成
形断熱材ブロワ゛り２５を配設し、この成形断熱材ブロ
ック２５によって球面１２を形成するようにしたもので
ある。また、上記成形断熱材ブロック２５の一部には、
空気制御弁７が最大に傾斜したときに当接するストッパ
部２６が一体に形成されており、空気制御弁７の過回転
を確実に防止することができる。尚、２７は、逆に空気
制御弁７が内筒ｌの軸線と直交する位置でもって空気制
御弁７の回動を規制するストッパである。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係るガスター
ビン用燃焼器においては、内筒、外筒間の空気通路内で
回動する環状の空気制御弁によって、燃焼用空気と希釈
用空気との配分を制御するようにしたので、従来の空気
制御用スリーブを内筒に嵌合させた構成のように高温下
で焼付を生じることがなく、耐久性、信頼性が向上する
。また空気制御用スリーブをロッドを介して摺動させる
場合に比して制御精度の確保が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るガスタービン用燃焼器の一実施
例を示す断面図、第２図はその平面図、第３図は通路面
積を最大としたときの第１図のＡＡ線に沿った説明図、
第４図は通路面積を最小としたときの第１図のＡ−Ａ線
に沿った説明図、第５図は空気制御弁の異なる実施例を
示す斜視図、第６図は球面部分に断熱材を用いた実施例
を示す断面図である。 ｌ・・・内筒、２・・・外筒、３・・・空気通路、５・
・・燃焼用空気孔、６・・・希釈用空気孔、７・・・空
気制御弁、１２・・・球面。 図 内− クト胃百 シ：ｈｉシト ＠ｊ１用シコ叉（）シ 奇［用文、六シー シーズし早”Ｊｉｌｐイ［ 工永面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端に燃料噴射弁を有し、かつこの燃料噴射弁側
   に燃焼用空気孔が、これよりも下流側に希釈用空気孔が
   それぞれ開口形成された内筒と、この内筒の外周に配置
   され、かつ内筒との間に空気通路を画成する外筒とを備
   えてなるガスタービン用燃焼器において、内筒が貫通す
   る楕円形の開口部が形成された円環状の空気制御弁を、
   上記空気通路の燃焼用空気孔と希釈用空気孔との間に回
   動可能に配設し、かつ外筒内壁には、上記空気制御弁外
   周縁の回動軌跡に沿う球面を形成したことを特徴とする
   ガスタービン用燃焼器。