JPH072710U - ガスタービンの燃料ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービン作動時の熱膨張差に起因するノ
ズル先端及び渦流キャップのピッチングの発生を回避す
るよう構成されたガスタービン用燃料ノズルを提供す
る。 【構成】 燃料ノズルは、燃料を加圧状態で噴射するた
めの中央オリフィス（6）を持つノズル先端（4 ）を一
端に設けた内側管（3 ）と、一端に渦流キャップ（11）
を持ち内側管を囲むように設けた外側管（9 ）とを有す
る。渦流キャップは、中央オリフィスからの噴射燃料流
に空気を加圧状態で噴射させる複数の通路（13）とノズ
ル先端が嵌合する中央開口部とを有し、更にノズル先端
を渦流キャップと弾性接触関係に維持するバネ（16）を
有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガスタービンの燃料ノズルに関し、更に詳細には、特にガスタービ ンに用いる、燃料を噴霧状に噴射する燃料ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

ガスタービンの燃料は通常、燃料ノズルの小さいオリフィスから燃料を加圧状 態で空気流の中に噴射して噴霧状態にされる。空気は通常、ノズルの外側周面の 周りを回転する渦巻を形成するよう噴射して燃料の噴霧化及び燃料との混合を促 進させる。しかしながら、かかるジェット流が作用する状態を発生させるにはい ろいろ困難な要素があるため、ノズルに供給される空気中の物質により堆積物が 生じることがあり、かかる堆積物がノズルを介する空気の流れに影響を与える傾 向がある。また、ノズルの一つの部分へ供給される燃料油とそのノズルの他の部 分の周りを通して供給される空気は異なる温度を持つため、温度の違いによりノ ズルの構成部分に異なる温度分布が生じる。

【０００３】 ガスタービンの運転時、通常周りの空気の方が燃料より高い温度であるため、 ノズルの各種部分がそれぞれ異なる温度に曝され、運転開始時及び停止時に生じ るこれらの温度分布の違いにより構成要素の熱膨張に差が生じてそれらが相互に 変位することになる。これらの温度差による膨張の違いは動作温度になると安定 化し、その結果、ノズルの二つの構成要素が運転停止まで分離した状態になるこ とがある。燃焼器内部の環境にこれらの分離した表面が露されると、ガスタービ ンの運転開始時にはいつも気密シールを保つ必要のあるこれらの表面にくぼみ（ 「ピッチング」という場合もある）ができたりする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

従って、本考案は、燃料を加圧状態で噴射するための中央オリフィスを持つノ ズル先端を一端に設けた内側管と、一端に渦流キャップを持ち内側管を囲むよう に設けた外側管とより成り、渦流キャップは中央オリフィスからの噴射燃料流に 空気を加圧状態で噴射させる複数の通路とノズル先端が嵌合する中央開口部とを 有し、更にノズル先端を渦流キャップと弾性接触関係に維持する手段を含んで成 ることを特徴とするガスタービンの燃料ノズルを提供する。

【０００５】 好ましい実施例では、ノズルの重要な構成要素はバネにより互いに係合する関 係に保持される。このバネを設けたことによりそれらの分解が可能となる。また 分解が可能なため構成要素の掃除が容易に行なえると共にバネ負荷によりこれら の構成要素間に働く力が比較的一定に保たれるためくぼみが形成されず噴霧性能 の劣化及び不適当燃焼の問題が軽減される。

【０００６】 以下、添付図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。

【０００７】

【実施例】

図１に示すノズルの燃料噴射部分１は、管３に連結された中央オリフィス２を 介して燃料油の供給を受ける従来型の構造を有する。ノズル先端４は管３の端部 に螺着されガスケット５により密封されている。非常に小さな開口６がノズル先 端を貫通して燃料油の噴射通路を形成する。

【０００８】 噴射される空気は、管３を囲むチェンバ８に連通するオリフィス７を介してノ ズルに供給される。管９はその内側表面と管３の外側表面との間に環状通路を画 定し、噴射空気をチェンバ８から環状通路１０を介してノズルの上方部分へ導く 。

【０００９】 渦流キャップ１１は管９の上方部分に螺着されロックワッシャ１２によりロッ クされている。渦流キャップ１１の上方端部は円錐形の開口部を有し、その開口 部はノズル先端４の円錐台形の上方部分と形状が正確に合致するため気密シール を形成する。渦流キャップは管９に螺着されるとノズル先端４の表面と密な係合 状態に保持される。渦流キャップの外端部或いは上端部に設けた複数の通路１３ は、環状通路１０からノズル先端の燃料噴射領域へ送られる空気の通路を形成す る。管９は押えリング１４、予圧リング１５及び円錐バネ１６により本体１に保 持される。バネ１６は、内径が管９の外径に対応し外径が本体１の開口部より僅 かに小さい円錐状の１または２以上の層のバネにより形成してもよい。バネ１６ の内側及び外側の周面は管９と本体１の間のシールを形成する。本体１のフラン ジ、ガスケット１７及び管９のフランジは共にチェンバ８の上方壁を形成する。 ２２のようなボルトによりノズルを燃焼器に取付ける。

【００１０】 装置の組立は、燃料ノズル先端４を管３に取り付け、渦流キャップ１１を管９ に取り付け、管９を管３に嵌め込み、バネ１６を管９に嵌めて押し下げ本体１の 上方開口部に押し込み、予圧リング１５を管９に嵌めて押し下げ、押えリング１ ４を係合する。

【００１１】 予圧リングは、ノズルの本体１をボルト２２によりその動作位置に止着すると 円錐バネ１６の圧縮力により所定の力で渦流キャップ１１をノズル先端４へ予圧 するような寸法位置関係にある。

【００１２】 ガスタービンの動作時、加圧状態の燃料がオリフィス２へ導入され、また同じ く加圧状態の噴射空気がオリフィス７へ導入される。燃焼器内部の環境の温度が 増加するにつれて管９の温度が増加するため、内側通路を介して供給される燃料 油により比較的低い温度に保たれる管３と比較して異なる膨張特性を示す。これ ら２つの管がそれぞれ異なる温度を持ちしたがって長さ方向の膨張に差が出るた め、ノズル先端４と渦流キャップ１１の間に働く力は円錐バネ１６が撓むことに より維持される。この円錐バネ１６は予圧されているため、２つの構成要素は互 いにそれらの下端部で変位可能であり、またそれらの上端部には実質的に一定の 力が維持される。

【００１３】 ノズルを掃除する場合には、比較的容易にボルト２２を取り外してノズルの空 気供給部分、即ち外側管９及び渦流キャップ１１を取り外す。環状通路１０が露 出されるためノズルを完全に掃除できる。また渦流キャップの通路１３を完全に 掃除することが可能であり、ノズル先端にもアクセスできる。ノズル先端は所望 なら管３から取り外して管の内部を掃除するようにしてもよい。

【００１４】 図２は、本考案の第２の実施例を示す。同一の参照符号は同一の構成要素を示 す。

【００１５】 この実施例では管９はバネ１６の周面ではなくパッキング１８により本体１に 密封されている。管９は本体１に対してバネ１９により弾性的に保持される。バ ネは６個あり管９の周りの基部に規則的に設けた円筒形凹部２０内に配置されて いる。

【００１６】 バネ１９の上方端部は燃焼器のカバープレート２１を押圧する。本体１は複数 のボルト２２により燃焼器のカバープレートに固着される。

【００１７】 この装置の組立は前の実施例と同様、先ず燃料ノズル先端４を管３に取り付け 、渦流キャップ１１を管９に取り付け、そして管９を管３に嵌める。そこでバネ １９を連携の凹部２０内に配置し組立体をカバープレート２１へボルトで止める 。ボルト２２を全て締め上げると、バネ１９が圧縮され、ノズル先端１４に対し て渦流キャップ１１が予圧される。

【００１８】 図１に示した実施例の場合と同様、ノズルは掃除のために容易に分解でき、ま た弾性手段、即ちコイルバネ１９によりノズル先端と渦流キャップが管３と９の 異なる膨張を許容しながら接触関係を保つことができる。

【００１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案の燃料ノズルの断面図である。

【図２】図２は、本考案の第２の実施例を示す燃料ノズ
ルの断面図である。

【符号の説明】

３ 管 ４ ノズル先端 ５ ガスケット ６ ノズルの噴射口 ９ 外側管 １４ 押えリング １５ 予圧リング １６，１９ バネ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を加圧状態で噴射するための中央オ
   リフィスを持つノズル先端を一端に設けた内側管と、一
   端に渦流キャップを持ち内側管を囲むように設けた外側
   管とより成り、渦流キャップは中央オリフィスからの噴
   射燃料流に空気を加圧状態で噴射させる複数の通路とノ
   ズル先端が嵌合する中央開口部とを有し、更にノズル先
   端を渦流キャップと弾性接触関係に維持する手段を含む
   ことを特徴とするガスタービンの燃料ノズル。
2. 【請求項２】 渦流キャップの中央開口部は円錐形であ
   り、ノズル先端は渦流キャップの円錐形中央開口部に実
   質的に合致して嵌入する円錐形の外側表面を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の燃料ノズル。
3. 【請求項３】 ノズルへの空気の供給は内側管と外側管
   の間の環状通路を介して行なわれることを特徴とする請
   求項２に記載の燃料ノズル。
4. 【請求項４】 ノズル先端は内側管に着脱自在に装着さ
   れていることを特徴とする請求項３に記載の燃料ノズ
   ル。
5. 【請求項５】 渦流キャップは外側管に着脱自在に装着
   されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち
   一つの項に記載の燃料ノズル。