JPH08145361A - ガスタービン用燃料噴射弁 - Google Patents
ガスタービン用燃料噴射弁Info
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- JPH08145361A JPH08145361A JP28226794A JP28226794A JPH08145361A JP H08145361 A JPH08145361 A JP H08145361A JP 28226794 A JP28226794 A JP 28226794A JP 28226794 A JP28226794 A JP 28226794A JP H08145361 A JPH08145361 A JP H08145361A
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- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 55
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 窒素酸化物の低減が図れ、かつ逆火や自着火
を防止することができるガスタービン用燃料噴射弁を提
供する。 【構成】 先端が中央に一次側エアー供給部２を有する
とともに外側に燃料噴射部３を有する２重管構造とされ
た燃料噴射ノズル１と、燃料噴射ノズルの先端外方に二
次側エアー供給部５を形成するよう間隙をあけて同軸状
に設けられた円錐状のスリーブ４ａと、スリーブに連設
された円筒状の予混合管４とを備える。燃料噴射ノズル
の先端にローブミキサ８を設け、一次側エアーと燃料と
の混合ガスを周方向に複数分割して外側へ誘導し、かつ
二次側エアーを周方向に複数分割して内側へ誘導して一
次側エアーと燃料との混合ガスに混合させるようにし
た。
を防止することができるガスタービン用燃料噴射弁を提
供する。 【構成】 先端が中央に一次側エアー供給部２を有する
とともに外側に燃料噴射部３を有する２重管構造とされ
た燃料噴射ノズル１と、燃料噴射ノズルの先端外方に二
次側エアー供給部５を形成するよう間隙をあけて同軸状
に設けられた円錐状のスリーブ４ａと、スリーブに連設
された円筒状の予混合管４とを備える。燃料噴射ノズル
の先端にローブミキサ８を設け、一次側エアーと燃料と
の混合ガスを周方向に複数分割して外側へ誘導し、かつ
二次側エアーを周方向に複数分割して内側へ誘導して一
次側エアーと燃料との混合ガスに混合させるようにし
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン用燃料噴
射弁に係り、特に、燃焼時の窒素酸化物の生成を減少さ
せるためのガスタービン用燃料噴射弁に関するものであ
る。
射弁に係り、特に、燃焼時の窒素酸化物の生成を減少さ
せるためのガスタービン用燃料噴射弁に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン用燃焼噴射弁にあっては、
燃焼ガス中の窒素酸化物量を低減することが要求されて
いる。図３はこの要求に応えるべく作られた従来のガス
タービン用燃料噴射弁を示す。図において符号１は先端
が２重管構造とされた燃料噴射ノズルであって、その先
端中央には一次側エアー供給部２を有するとともに先端
外側には燃料噴射部３を有する。４ａは燃料噴射ノズル
１の先端外方に間隙をあけて同軸状に設けられた円錐状
のスリーブであり、該スリーブ４ａには円筒状の予混合
管が連設されている。燃料噴射ノズル１と予混合管４と
の間には二次側エアー供給部５が形成される。
燃焼ガス中の窒素酸化物量を低減することが要求されて
いる。図３はこの要求に応えるべく作られた従来のガス
タービン用燃料噴射弁を示す。図において符号１は先端
が２重管構造とされた燃料噴射ノズルであって、その先
端中央には一次側エアー供給部２を有するとともに先端
外側には燃料噴射部３を有する。４ａは燃料噴射ノズル
１の先端外方に間隙をあけて同軸状に設けられた円錐状
のスリーブであり、該スリーブ４ａには円筒状の予混合
管が連設されている。燃料噴射ノズル１と予混合管４と
の間には二次側エアー供給部５が形成される。
【０００３】この燃焼噴射弁では、図４に示すように燃
料噴射ノズル１の中央の一次側エアー供給部２から１次
側エアーが、また外側の燃料噴射部３から燃料がそれぞ
れ噴射され、それら１次側エアー及び燃料の混合ガス
は、外側の二次側エアー供給部５から供給される二次側
エアーとさらに混合されて下流で燃焼される。
料噴射ノズル１の中央の一次側エアー供給部２から１次
側エアーが、また外側の燃料噴射部３から燃料がそれぞ
れ噴射され、それら１次側エアー及び燃料の混合ガス
は、外側の二次側エアー供給部５から供給される二次側
エアーとさらに混合されて下流で燃焼される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のガスタービン用燃焼噴射弁にあっては、次の問
題点があった。
た従来のガスタービン用燃焼噴射弁にあっては、次の問
題点があった。
【０００５】すなわち、図４にも示すように、二次側エ
アーが供給された後でも、燃料と空気の混合は十分に行
われず燃料濃度分布が不均一のままであり、したがっ
て、窒素酸化物量を所望する値にまで低減するのは難し
い。
アーが供給された後でも、燃料と空気の混合は十分に行
われず燃料濃度分布が不均一のままであり、したがっ
て、窒素酸化物量を所望する値にまで低減するのは難し
い。
【０００６】一次側エアーも二次側エアーも旋回流であ
り、その遠心力の効果で予混合管４の中心軸上の静圧が
下がり、予混合管４の中心軸上では流速が遅くなったり
極端な場合には逆流が生じてしまう。このため、逆火や
自着火を引き起こすおそれがあった。特に、航空機用等
では、燃焼器の入口圧力、入口温度が高いときほど、逆
火、自着火の問題は著しくなる。
り、その遠心力の効果で予混合管４の中心軸上の静圧が
下がり、予混合管４の中心軸上では流速が遅くなったり
極端な場合には逆流が生じてしまう。このため、逆火や
自着火を引き起こすおそれがあった。特に、航空機用等
では、燃焼器の入口圧力、入口温度が高いときほど、逆
火、自着火の問題は著しくなる。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、窒素酸化物の低減が図れ、かつ逆火や自着火を防止
することができるガスタービン用燃料噴射弁を提供す
る。
で、窒素酸化物の低減が図れ、かつ逆火や自着火を防止
することができるガスタービン用燃料噴射弁を提供す
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、先端が中央に一次側エア
ー供給部を有するとともに外側に燃料噴射部を有する２
重管構造とされた燃料噴射ノズルと、該燃料噴射ノズル
の先端外方に二次側エアー供給部を形成するよう間隙を
あけて同軸状に設けられた円錐状のスリーブと、該スリ
ーブに連設された円筒状の予混合管とを備えるガスター
ビン用燃料噴射弁において、前記燃料噴射ノズルの先端
に、一次側エアーと燃料との混合ガスを周方向に複数分
割して外側へ誘導し、かつ二次側エアーを周方向に複数
分割して内側へ誘導して前記一次側エアーと燃料との混
合ガスに混合させるローブミキサを設けたことを特徴と
する。請求項２記載の発明では、前記燃料噴射ノズルの
中心軸上にはロッドが設けられていることを特徴とす
る。請求項３記載の発明では、前記ロッドの先端は先細
りテーパー状に形成されていることを特徴とする。
に、請求項１記載の発明では、先端が中央に一次側エア
ー供給部を有するとともに外側に燃料噴射部を有する２
重管構造とされた燃料噴射ノズルと、該燃料噴射ノズル
の先端外方に二次側エアー供給部を形成するよう間隙を
あけて同軸状に設けられた円錐状のスリーブと、該スリ
ーブに連設された円筒状の予混合管とを備えるガスター
ビン用燃料噴射弁において、前記燃料噴射ノズルの先端
に、一次側エアーと燃料との混合ガスを周方向に複数分
割して外側へ誘導し、かつ二次側エアーを周方向に複数
分割して内側へ誘導して前記一次側エアーと燃料との混
合ガスに混合させるローブミキサを設けたことを特徴と
する。請求項２記載の発明では、前記燃料噴射ノズルの
中心軸上にはロッドが設けられていることを特徴とす
る。請求項３記載の発明では、前記ロッドの先端は先細
りテーパー状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本願発明によれば、一次側エアーと燃料の混合
ガスはローブミキサで、複数に分割されるとともに、下
流に行くにしたがって外側に広がった状態に誘導され
る。一方、二次側エアーは予混合管内に供給されるが、
ローブミキサで複数に分割されるとともに内側に狭めら
れた状態に誘導される。このため、内外流が交互に交差
することとなり両流体の混合が促進され、噴射直後から
燃料濃度分布は均一に近づく。加えて、ローブミキサの
下流側は渦が形成されて乱流となるので、両流体の混合
はより促進され、燃料濃度分布の均一化が進む。また、
一次側エアーおよび二次側エアーは旋回流を用いず直進
流を用いていること、並びに、ローブミキサの外側から
二次側エアーが供給されるため二次側エアーは中心軸近
傍まで達することから、予混合管中心軸付近で空気と燃
料の混合ガスの流速が遅くなったり逆流したりすること
はない。
ガスはローブミキサで、複数に分割されるとともに、下
流に行くにしたがって外側に広がった状態に誘導され
る。一方、二次側エアーは予混合管内に供給されるが、
ローブミキサで複数に分割されるとともに内側に狭めら
れた状態に誘導される。このため、内外流が交互に交差
することとなり両流体の混合が促進され、噴射直後から
燃料濃度分布は均一に近づく。加えて、ローブミキサの
下流側は渦が形成されて乱流となるので、両流体の混合
はより促進され、燃料濃度分布の均一化が進む。また、
一次側エアーおよび二次側エアーは旋回流を用いず直進
流を用いていること、並びに、ローブミキサの外側から
二次側エアーが供給されるため二次側エアーは中心軸近
傍まで達することから、予混合管中心軸付近で空気と燃
料の混合ガスの流速が遅くなったり逆流したりすること
はない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、従来例で説明した構成要素と同一の構成
要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
明する。なお、従来例で説明した構成要素と同一の構成
要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
【００１１】燃料噴射ノズル１は、先端部の中心位置に
先端に先細り状のテーパー部１ａａを有するロッド部１
ａが形成され、その回りに一次側エアー供給部２が形成
されている。一次側エアー供給部２には基端がわ側部に
形成された横孔１ｂを通じてエアーが供給される。燃料
噴射ノズル１の先端は、前記ロッド部１ａの外方に間隔
をあけて筒部１ｃが形成され、この筒部１ｃの外側にさ
らに先細り状とされたリング１ｄが取り付けられてい
る。筒部１ｃとリング部１ｄとの間には燃料噴射部３が
形成され、この燃料噴射部３は燃料噴射ノズル１の基端
部に一体に形成されたＬ字状の連通孔１ｅ及び底穴１ｆ
を通じて図示しない燃料供給系に接続されている。
先端に先細り状のテーパー部１ａａを有するロッド部１
ａが形成され、その回りに一次側エアー供給部２が形成
されている。一次側エアー供給部２には基端がわ側部に
形成された横孔１ｂを通じてエアーが供給される。燃料
噴射ノズル１の先端は、前記ロッド部１ａの外方に間隔
をあけて筒部１ｃが形成され、この筒部１ｃの外側にさ
らに先細り状とされたリング１ｄが取り付けられてい
る。筒部１ｃとリング部１ｄとの間には燃料噴射部３が
形成され、この燃料噴射部３は燃料噴射ノズル１の基端
部に一体に形成されたＬ字状の連通孔１ｅ及び底穴１ｆ
を通じて図示しない燃料供給系に接続されている。
【００１２】一方、燃料噴射ノズル１の先端に取り付け
られた前記リング１ｄには円錐状のスリーブ予４ａが、
周方向に間隔をあけて設けられた複数のステー７により
支持されて燃料噴射ノズル１と同心状となるように取り
付けられている。スリーブ４ａは、燃料噴射ノズル１の
先端の先細り状テーパー部１ａａに対応させて末広がり
になるテーパー状とされている。また、スリーブ４ａと
連設される円筒状の予混合管４は、燃料と空気の十分な
混合並びに燃料の蒸発が完全に行われるよう、燃料噴射
ノズル１よりも前方へ突出して配設されている。
られた前記リング１ｄには円錐状のスリーブ予４ａが、
周方向に間隔をあけて設けられた複数のステー７により
支持されて燃料噴射ノズル１と同心状となるように取り
付けられている。スリーブ４ａは、燃料噴射ノズル１の
先端の先細り状テーパー部１ａａに対応させて末広がり
になるテーパー状とされている。また、スリーブ４ａと
連設される円筒状の予混合管４は、燃料と空気の十分な
混合並びに燃料の蒸発が完全に行われるよう、燃料噴射
ノズル１よりも前方へ突出して配設されている。
【００１３】前記リング１ｄの先端には、一次側エアー
と燃料との混合ガスを周方向に複数分割して外側へ誘導
し、かつ二次側エアーを周方向に複数分割して内側へ誘
導して前記一次側エアーと燃料との混合ガスに混合させ
るローブミキサ８が設けられている。ローブミキサ８
は、具体的には、周方向に連続する波形とされ、該波形
は下流側へ行くにしたがって次第に大きくなる構造とさ
れている。なお、前記ロッド１ａの先端に形成される先
細り状のテーパー部１ａａは、ローブミキサ８によって
案内される二次側エアーの流れに沿うように設けられて
いる。
と燃料との混合ガスを周方向に複数分割して外側へ誘導
し、かつ二次側エアーを周方向に複数分割して内側へ誘
導して前記一次側エアーと燃料との混合ガスに混合させ
るローブミキサ８が設けられている。ローブミキサ８
は、具体的には、周方向に連続する波形とされ、該波形
は下流側へ行くにしたがって次第に大きくなる構造とさ
れている。なお、前記ロッド１ａの先端に形成される先
細り状のテーパー部１ａａは、ローブミキサ８によって
案内される二次側エアーの流れに沿うように設けられて
いる。
【００１４】次に、上記構成のガスタービン用燃料噴射
弁の作用について説明する。燃焼中にあっては、燃料噴
射部３に図示しない燃料供給系から底穴１ｆ及び連通孔
１ｅを通じて燃料が供給され、この供給された燃料は燃
料噴射部３の先端のローブミキサ８から、内側の一次側
エアー供給部２から供給される一次側エアーと混合され
ながら予混合管４内に噴射される。
弁の作用について説明する。燃焼中にあっては、燃料噴
射部３に図示しない燃料供給系から底穴１ｆ及び連通孔
１ｅを通じて燃料が供給され、この供給された燃料は燃
料噴射部３の先端のローブミキサ８から、内側の一次側
エアー供給部２から供給される一次側エアーと混合され
ながら予混合管４内に噴射される。
【００１５】このとき、一次側エアーと燃料の混合ガス
はローブミキサ８で、複数に分割されるとともに、下流
に行くにしたがって外側に広がった状態に誘導される。
一方、二次側エアー供給部５から供給される二次側エア
ーも予混合管４内に供給されるが、この二次側エアーは
ローブミキサ８で複数に分割されるとともに内側に狭め
られた状態に誘導され、ロッド部１ａの先端の先細り状
テーパー部１ａａに沿って中央に集まりながらも、図２
に示すようにロッド部１ａ外周面に案内されて向きを変
えながら多数の渦を形成する。このため、内外流が交互
に交差することとなり両流体の混合が促進され、噴射直
後から燃料濃度分布は均一に近づく。加えて、ローブミ
キサ８の下流側は図２に示すように渦が形成されて乱流
となるので、両流体の混合はより促進され、燃料濃度分
布の均一化が進む。ちなみに、ロッド部１ａを有しない
場合には、図２中鎖線矢印に示すように、中心に向かう
二次側エアーの流れはそのまま燃料噴射のノズル１の中
心軸線に沿って突き抜けることとなり、このため、渦流
は形成されにくくその分流体の混合効率は低下する。
はローブミキサ８で、複数に分割されるとともに、下流
に行くにしたがって外側に広がった状態に誘導される。
一方、二次側エアー供給部５から供給される二次側エア
ーも予混合管４内に供給されるが、この二次側エアーは
ローブミキサ８で複数に分割されるとともに内側に狭め
られた状態に誘導され、ロッド部１ａの先端の先細り状
テーパー部１ａａに沿って中央に集まりながらも、図２
に示すようにロッド部１ａ外周面に案内されて向きを変
えながら多数の渦を形成する。このため、内外流が交互
に交差することとなり両流体の混合が促進され、噴射直
後から燃料濃度分布は均一に近づく。加えて、ローブミ
キサ８の下流側は図２に示すように渦が形成されて乱流
となるので、両流体の混合はより促進され、燃料濃度分
布の均一化が進む。ちなみに、ロッド部１ａを有しない
場合には、図２中鎖線矢印に示すように、中心に向かう
二次側エアーの流れはそのまま燃料噴射のノズル１の中
心軸線に沿って突き抜けることとなり、このため、渦流
は形成されにくくその分流体の混合効率は低下する。
【００１６】なお、ローブミキサ８の内周面とロッド部
１ａとの間隔Ｌは狭いほど前記両流体の混合効率は高ま
るものの、あまり狭くし過ぎると、燃料噴霧微粒化に悪
影響を及ぼす。したがって、前記間隔Ｌは燃料噴霧微粒
化に支障のない範囲でできるだけ狭く設定するのが好ま
しい。
１ａとの間隔Ｌは狭いほど前記両流体の混合効率は高ま
るものの、あまり狭くし過ぎると、燃料噴霧微粒化に悪
影響を及ぼす。したがって、前記間隔Ｌは燃料噴霧微粒
化に支障のない範囲でできるだけ狭く設定するのが好ま
しい。
【００１７】また、一次側エアーおよび二次側エアーは
旋回流を用いず直進流を用いていること、並びに、ロー
ブミキサ８の外側から二次側エアーが供給されるため二
次側エアーは中心軸近傍まで達することから、予混合管
４の中心軸付近で燃焼ガスの流速が遅くなったり逆流し
たりすることはない。この結果、逆火や自着火は生じる
のを未然に防止できる。
旋回流を用いず直進流を用いていること、並びに、ロー
ブミキサ８の外側から二次側エアーが供給されるため二
次側エアーは中心軸近傍まで達することから、予混合管
４の中心軸付近で燃焼ガスの流速が遅くなったり逆流し
たりすることはない。この結果、逆火や自着火は生じる
のを未然に防止できる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、一次側エ
アーと燃料の混合ガスと二次側エアーとが交互に交差す
ることとなって両流体の混合が促進され、噴射直後から
燃料濃度分布は均一に近づく。加えて、ローブミキサの
下流側は渦が形成されて乱流となるので、両流体の混合
はより促進され、燃料濃度分布の均一化が進む。この結
果、燃焼時の窒素酸化物の生成量を低減できるととも
に、効率の良い燃焼が期待できる。また、一次側エアー
および二次側エアーは用いず直進流を用いていること、
並びに、ローブミキサの外側から二次側エアーが供給さ
れるため二次側エアーは中心軸近傍まで達することか
ら、予混合管中心軸付近で空気と燃料の混合ガスの流速
が遅くなったり逆流したりすることはなく、逆火や自着
火を未然に防止できる。
アーと燃料の混合ガスと二次側エアーとが交互に交差す
ることとなって両流体の混合が促進され、噴射直後から
燃料濃度分布は均一に近づく。加えて、ローブミキサの
下流側は渦が形成されて乱流となるので、両流体の混合
はより促進され、燃料濃度分布の均一化が進む。この結
果、燃焼時の窒素酸化物の生成量を低減できるととも
に、効率の良い燃焼が期待できる。また、一次側エアー
および二次側エアーは用いず直進流を用いていること、
並びに、ローブミキサの外側から二次側エアーが供給さ
れるため二次側エアーは中心軸近傍まで達することか
ら、予混合管中心軸付近で空気と燃料の混合ガスの流速
が遅くなったり逆流したりすることはなく、逆火や自着
火を未然に防止できる。
【００１９】請求項２記載の発明によれば、燃料噴射ノ
ズルの中心軸上にロッドを設けているから、ローブミキ
サ等によって内方に向けられる二次側エアーはロッドに
よってその向きを外側へ変えられつつ多数の旋回流を形
成する。したがって、前記両流体の混合効率はより高ま
る。
ズルの中心軸上にロッドを設けているから、ローブミキ
サ等によって内方に向けられる二次側エアーはロッドに
よってその向きを外側へ変えられつつ多数の旋回流を形
成する。したがって、前記両流体の混合効率はより高ま
る。
【００２０】請求項３記載の発明によれば、ロッドの先
端を先細りテーパー状に形成しているため、該ロッドが
一次側エアーと燃料の混合ガスや二次側エアーの前方へ
の流れを妨げることがなく、それら両流体およびそれら
の混合流体の前方への噴射がスムーズに行われる。
端を先細りテーパー状に形成しているため、該ロッドが
一次側エアーと燃料の混合ガスや二次側エアーの前方へ
の流れを妨げることがなく、それら両流体およびそれら
の混合流体の前方への噴射がスムーズに行われる。
【図１】本発明の一実施例を示すガスタービン用燃料噴
射弁の縦断面図である。
射弁の縦断面図である。
【図２】図１のＸ矢視図である。
【図３】ガスタービン用燃料噴射弁の従来例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図４】同従来例の燃焼ガスの流れを示す図である。
【符号の説明】 １ 燃料噴射ノズル １ａ ロッド部 １ｄ リング ２ 一次側エアー供給部 ３ 燃料噴射部 ４ａ スリーブ ４ 予混合管 ５ 二次側エアー供給部 ８ ローブミキサ
Claims (3)
- 【請求項１】 先端が中央に一次側エアー供給部を有す
るとともに外側に燃料噴射部を有する２重管構造とされ
た燃料噴射ノズルと、該燃料噴射ノズルの先端外方に二
次側エアー供給部を形成するよう間隙をあけて同軸状に
設けられた円錐状のスリーブと、該スリーブに連設され
た円筒状の予混合管とを備えるガスタービン用燃料噴射
弁において、 前記燃料噴射ノズルの先端に、一次側エアーと燃料との
混合ガスを周方向に複数分割して外側へ誘導し、かつ二
次側エアーを周方向に複数分割して内側へ誘導して前記
一次側エアーと燃料との混合ガスに混合させるローブミ
キサを設けたことを特徴とするを特徴とするガスタービ
ン用燃料噴射弁。 - 【請求項２】 請求項１記載のガスタービン用燃料噴射
弁において、 前記燃料噴射ノズルの中心軸上にはロッドが設けられて
いることを特徴とするガスタービン用燃料噴射弁。 - 【請求項３】 請求項２記載のガスタービン用燃料噴射
弁において、 前記ロッドの先端は先細りテーパー状に形成されている
ことを特徴とするガスタービン用燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28226794A JPH08145361A (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | ガスタービン用燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28226794A JPH08145361A (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | ガスタービン用燃料噴射弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08145361A true JPH08145361A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17650232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28226794A Withdrawn JPH08145361A (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | ガスタービン用燃料噴射弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08145361A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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