JPS5828491B2 - ガスタ−ビンエンジン用複式燃料噴射装置 - Google Patents

ガスタ−ビンエンジン用複式燃料噴射装置

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JPS5828491B2
JPS5828491B2 JP55106347A JP10634780A JPS5828491B2 JP S5828491 B2 JPS5828491 B2 JP S5828491B2 JP 55106347 A JP55106347 A JP 55106347A JP 10634780 A JP10634780 A JP 10634780A JP S5828491 B2 JPS5828491 B2 JP S5828491B2
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annular
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liquid
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Rolls Royce 1971 Ltd
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    • 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
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36—Supply of different fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジン燃料噴射装置に関し、特
に熱量値に大きな相違を有する成る範囲の液体及び気体
燃料を燃焼するのに適した複式燃料タイプの燃料噴射装
置に関する。
例えば、気体燃料の場合、燃焼されるべき気体の熱量値
は不燃性ガスの比率が大きい石炭ガスの場合の８９００
Ｋａｒｔ／ ｍ” （１００Ｂ Ｔ Ｕ／ ｓｃｆ ）
から、２０６１２Ｋｍ／ｍ”（２３１６ＢＴＵ／５ｃｆ
）の熱量値を有するプロパン（Ｃ３Ｈ８）まで種々であ
る。
液体燃料の場合、燃料には凝縮油、蒸留油、メタノール
、エタノール及びジーゼルエンジン用燃料が含まれる。
特に気体燃料の場合、熱量値の範囲が広い事は燃料の全
体の範囲にわたって、一定の熱出力／単位時間を維持す
るために、燃料噴射装置は質量流量の大きな変動に対処
出来なければならない。
この事は比較的大きな燃料噴射装置を必要とし、それに
付随して、エンジンの焔管も比較的大きな入口およびス
ワーラーを必要とする。
然しなから、燃料噴射装置は使用位置から、あまり大き
くないエンジンケーシングの開口を通してすみやかに取
り外し可能でなければならない。
燃料噴射装置は燃焼生成物が焔管から燃料噴射装置の燃
料ダクトに逆流する危険なしに作動できなければならず
、又燃料噴射装置は燃料が噴射装置の片方の燃料（例え
ば液体燃料）のダクトから他方の燃料（同じ例では気体
燃料）のダクトへ流れ込むことがないようにされなけれ
ばならない。
本発明は、エンジンケーシングに固定された燃料供給腕
と、エンジンの焔管の上流端に固定された燃料および空
気導入装置とから成り、上記燃料供給腕は、ケーシング
と、該ケーシングの半径方向内側で該ケーシングとの間
に第１環状気体燃料ダクトを画成する第」ハウジングと
、該第１ハウジングの半径方向内側で該第１ハウジング
との間に環状空気流路を画成する第２ハウジングとを備
え、上記第２ハウジングは、軸方向下流端に一次液体燃
料ノ、ズルおよび主液体燃料ノズルが開口し、上記燃料
および空気導入装置は、上記第１環状気体燃料ダクトの
下流側に隣接して該第１環状気体燃料ダクトに連通ずる
第２環状気体燃料ダクトと、該第２環状気体燃料ダクト
の半径方向内側の環状液体燃料ダクトとから戒り、上記
第２環状気体燃料ダクトおよび環状液体燃料ダクトはい
ずれも下流方向に先細の断面形状を有し、かつ燃料の流
れと共に圧縮空気の流れを受入れるようになされ、上記
第２環状気体燃料ダクトにはスワーラー装置が設けられ
、上記−次および主液体燃料ノズルは、上記環状液体燃
料ダクトの上流側に位置して該環状液体燃料ダクトの上
流側に位置して該環状液体燃料ダクトに圧縮空気の流れ
を送る上記環状空気通路に液体燃料を噴射するようにな
されたガスタービンエンジン用複式燃料噴射装置を提供
する。
水を液体燃料ダクトに噴射する装置を備えてもよい。
添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。
図面を参照すると、ガスタービンエンジン動力装置１０
は流れ方向に連続して、一つ又はそれ以上の圧縮機１２
、燃焼装置１４及び圧縮機１２を駆動するタービン１６
を含み、タービンの排気ガスは動力タービン１８を介し
て大気に排出されるポンプ或いは発電機のような負荷（
図示せず）が動力タービンにより駆動される。
燃焼装置１４はそれぞれ角度的に間隔をおいた多数の焔
管２０を含み、各々の焔管はその上流端に燃料噴射装置
２２を備えている。
各燃料噴射装置２２は液封又は気体燃料をそれ自身複式
燃料制御装置２８に連結した個々の液体又は気体の燃料
マニホールド２４．２６から受は入れる事ができる。
液体又は気体燃料の別々或いは同時の供給と、その燃料
の流速は一つ又はそれ以上の作動パラメータ（例えば負
荷）に対応して制御装置２８により決定される。
特に第２図及び第３図を参照すると、各燃料噴射装置２
２は燃料供給腕３０と、各焔管２０の上流端に取付けら
れた腕とは別体をなすがそれと協同する燃料及び空気導
入装置３２とを含んでいる。
燃料供給腕３０はエンジンケーシング中の比較的小さい
受は入れ口（図示せず）を通してエンジンから取り外し
が可能であり、燃料及び空気導入装置は腕とは無関係に
設けられており、ケーシングに於ける受は入れ口を過度
に大きくする必要をなくしている。
燃料供給腕３０はケーシング３４、第１ハウジング３６
及び第１ハウジングで支持された第２ハウジング３８を
含み、ケーシング３４とハウジング３６はそれらの間に
第１環状気体燃料ダクト４０を形威し、ハウジング３６
および３８はそれらの間に環状空気流路４２を形成する
。
気体燃料はマニホールド２６からケーシング３４の内部
に、更にダクト４０へ供給され、マニホールド２４に連
結した液体燃料供給管４４はケーシング内部に位置し、
ハウジング３８内側の室４６に通じている。
水供給管４８が更にケーシング内側に位置して、導入口
５２を有するマニホールド５０に通じており、従って水
を環状空気流路４２へ噴射することができる。
室４６内を軸方向に延長するスリーブ５３がハウジング
３８内の中央孔に嵌め込まれ、燃料導入口５４、多数の
一次燃料ノズル５６及びバルブ６０によって閉じられる
主燃料ノズル５８を有している。
バルブ６０の延長部に固定された保持台６４により所定
位置に保持されたばね６２がバルブ６０を閉塞位置に保
ち、スリーブはスリーブをバウシング３８内の肩部６６
に対し押圧する液体燃料の圧力によって所定位置に保持
されている。
ハウジング３８の下流端は一次燃料偏向面６８を有し、
ノズル５６からの液体燃料が一次燃料偏向面６８に衝突
するように構成され、偏向面６８は円錐状なので、一次
燃料は円錐シート状に／’％ウジング３８から出る。
燃料および空気導入装置３２は内側及び外側の環状部材
７０および７２を含み、その間に多数のスワーラー羽根
γ４を支持し、又流れの方向に断面積を小さくした第２
環状気体燃料ダクト７６を形成する。
熱シールド８０を有する円錐形バッフル部材７８が多数
の半径方向に延長する腕８２により、環状部材７０の中
央に位置し、バッフルと環状部材７０はそれらの間に環
状液体燃料ダクト８４を形成する。
環状部材７０の上流延長部はハウジング３６内に形成さ
れた切欠部に嵌合する。
燃料供給腕３０の燃料及び空気導入装置３２との結合に
より、二つの異なった且つ分離した燃料路、即ち、一つ
は第１及び第２環状気体燃料ダクト４０および７６から
成る気体燃料用であり、他方は環状液体燃料ダクト８４
を含む液体燃料用である二つの異った且つ分離した燃料
路を備えた燃料噴射装置を備える。
エンジン１０が気体燃料のみで作動する時、燃料はダク
ト４０に沿ってケーシング３４の内側を流れ、又内側環
状部材７０付近でダクト７６へ流れる。
圧縮機１２から供給される圧縮空気は、空気流路４２か
らダクト８４へ流れると共に、直接ダクト７６へ流れる
。
気体燃料はダクト７６内で空気と或程度混合し、或程度
混合した気体燃料と空気はダクト７６を出る時二つの空
気流の間にはさまれる。
燃料と空気はスワーラー羽根７４の作用により激しく渦
流を起し、渦流混合物はダクト８４から出る空気と衝突
し、更に焔管のヘッド近くで、燃料と空気の間の混合を
ひき起す。
燃料噴射装置は広い範囲の熱量値、例えば約８９００Ｋ
ｍ／ ｍ（１００ＢＴＵ／ｓｃｆ ）の熱量値を有する
不燃性ガス量の多い石炭ガスから、２０６１２Ｋｍ／ｍ
’（２３１６ＢＴＵ／５ｃｆ）の熱量値を有するプロパ
ンに去る気体燃料を燃焼するように構成されている。
燃料噴射装置が液体燃料のみで作動する時、液体燃料は
供給管４４を介して室４６へ、さらに導入口５４を通り
、一次ノズル５６から噴出する。
液体燃料は偏向面６８に衝突し、かくして円錐形をなし
た液体燃料がダクト８４内で、空気流路４２からの空気
流に噴射される。
一次液体燃料ノズルから液体燃料が噴出すると共に液体
燃料の圧力が所定の値に達した時、保持台６４に作用す
る液体燃料の圧力による力がばね６０の力に打ちかち、
バルブ６０は開放して、主液体燃料ノズル５８からも液
体燃料が噴出する。
液体燃料はダクト８４に沿って、空気流に噴射され、ダ
クト８４中で若干の燃料と空気の混合が行なわれる。
或程度混合した液体燃料と空気はダクト８４から流れ、
更に焔管のヘッドに近接して、スワーラー羽根７４によ
り生成された空気温と混合される。
燃料噴射装置は液化天然ガス、液化プロパンのような凝
縮油、メタノール、エタノール及びジーゼルエンジン用
燃料を含む広い範囲の燃料を燃焼するように構成されて
いる。
特に液体燃料を燃焼する時、ＮＯｘの生成を減らすため
に、水を水導入口から空気流路４２を流れる空気流に噴
射し、燃焼温度を下げ、それによってＮＯｘ生成の比率
を下げることができる。
水は液体燃料と混合する前に空気流路４２内で速やかに
霧化されるので、焔管の燃焼帯域に全体に拡散され、焔
管にほぼ平均して拡散される。
本発明による燃料噴射装置は次の有益な効果を有する。
（１）液体燃料の流路と気体燃料の流路とが別個で分離
しているので、一つの燃料が本来の流路から他方の燃料
の流路に入るのを防ぐ。
（２）各ダクト７６．８４が流れ方向に断面積を減少し
て、ベンチュリ管として作用するので、燃焼生成物が燃
料流路に逆流する事を防ぐ。
ダクト７６．８４を通る空気流はどちらの燃料が燃焼し
ても逆流を防ぐ。
（３）噴射装置は広い範囲の熱量値を持つ燃料に対し１
．一定の熱出力／単位時間を作り出すのに必要な気体燃
料の質量流量の大きい変化を受は入れるように構成され
ている。
噴射装置を通る気体燃料の速度は従って密度と熱量値に
従って変化し、噴射装置は圧縮機から供される空気流量
が気体燃料流量を常に上回り、気体燃料がダクト７６を
流れるように強制される。
（４）噴射装置が二つの主要部分、即ち燃料供給腕と、
燃料及び空気導入装置よりなり、従って、燃料供給腕が
エンジンケーシング中の比較的小さい取付孔を介して取
り外し可能であり、その際燃料及び空気導入装置は焔管
に取付けたままである事が可能である。
（５）液体及び気体燃料流量管に入る前Ｖ（少なくとも
一部は圧縮空気と混合される事ができる。
保持台６４はハウジング３８の中央孔に嵌合する多数の
突起を備え、突起の寸法を孔と突起の間に小さな隙間が
できるような大きさにして、液体燃料が保持台６４の上
流側の空間を満たすようにしてもよい。
この空間に燃料があると、燃料要求に於ける突然の変化
で発生するようなスリーブ５３の振動にダンパーとして
作用する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による燃料噴射装置の一実施例を装備し
たガスタービンを示す図、第２図は第１図に示す燃料噴
射装置の拡大図、第３図は第２図に示す噴射装置の詳細
図である。 ２２：燃料噴射装置、３０：燃料供給腕、３２：燃料及
び空気導入装置、３４：ケーシング、３６：第１ハウジ
ング、３８：第２ハウジング、４０：第１環状気体ダク
ト、４２：環状空気流路、５６：−次液体燃料ノズル、
５８：主液体燃料ノズル、γ４：スワーラー羽根、７６
：第２環状気体ダクト、８４：環状液体燃料ダクト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンケーシングに固定された燃料供給腕３０と
    、エンジンの焔管の上流端に固定された燃料および空気
    導入装置３２とから成り、上記燃料供給腕は、ケーシン
    グ３４と、該ケーシングの半径方向内側で該ケーシング
    との間に第１環状気体燃料ダクト４０を画成する第１ハ
    ウジング３６と、該第１ハウジングの半径方向内側で該
    第１ハウジングとの間に環状空気流路４２を画成する第
    ２ハウジング３８とを備え、上記第２ハウジングは、軸
    方向下流端に一次液体燃料ノズル５６および主液体燃料
    ノズル５８が開口し１．上記燃料および空気導入装置は
    、上記第１環状気体燃料ダクトの下流側に隣接して該第
    １環状気体燃料ダクトに連通する第２環状気体燃料ダク
    ト７６と、該第２環状気体燃料ダクトの半径方向内側の
    環状液体燃料ダクト８４とから成り、上記第２環状気体
    燃料ダクトおよび環状液体燃料ダクトはいづれも下流方
    向に先細の断面形状を有し、かつ燃料の流れと共に圧縮
    空気の流れを受入れるようになされ、上記第２環状気体
    燃料ダクトにはスワーラー装置が設けられ、上記−次お
    よび主液体燃料ノズルは、上記環状液体燃料ダクトの上
    流側に位置して該環状液体燃料ダクトに圧縮空気の流れ
    を送る上記環状空気通路に液体燃料を噴射するようにな
    されたガスタービンエンジン用複式燃料噴射装置。 ２、特許請求の範囲第１項の燃料噴射装置において、上
    記ケーシング３４が上記第１環状気体燃料ダクト４０に
    連通ずる気体燃料ダクトと、上記−次および主液体燃料
    ノズル５６．５８に連通する液体燃料供給管４４とを収
    容している燃料噴射装置。 ３ 特許請求の範囲第１項の燃料噴射装置において、上
    記第２ハウジング３８が、液体燃料供給管に連通し半径
    方向に配向された多数の上記−次燃料ノズル５６と中央
    に配置された上記の主燃料ノズル５８とを一端に有する
    液体燃料ダクトを収容し、上記主燃料ノズルが閉方向に
    ばね偏倚されたバブル６０により閉じられる燃料噴射装
    置。 ４ ％許請求の範囲第３項の燃料噴射装置において、上
    記液体燃料ダクトは上記第２ハウジングの室４６内に嵌
    設されたバルブ組立体中に形成され、該バルブ組立体は
    燃料導入口５４、上記−次液体燃料ノズル５６および主
    液体燃料ノズル５８を有するスリーブ５３と上記ばね偏
    倚されたバルブ６０とから成り、該バルブの延長部が上
    記スリーブを貫通し、上記バルブ延長部に固定された支
    持台６４に作用するばね６２の偏倚力により上記バルブ
    が閉位置に保持され、該支持台に作用する上記室内の液
    体燃料の圧力により上記バルブが上記ばねの偏倚力に逆
    って開かれる燃料噴射装置。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項までのいづれかの
    項の燃料噴射装置において、上記第２ハウジング３８が
    一次液体燃料偏向面６８を有し、該偏向面に上記−次液
    体燃料ノズル５６から噴射された液体燃料が衝突するよ
    うになされた燃料噴射装置。 ６ 特許請求の範囲第１項から第５項までのいづれかの
    項の燃料噴射装置において、上記環状空気流路４２に水
    を噴射するための水マニホールド５０および水導入口５
    ２が設けられた燃料噴射装置。 ７ 特許請求の範囲第１項の燃料噴射装置において、上
    記燃料および空気導入装置３２は、半径方向内側の環状
    部材７０と、半径方向外側の環状部材Ｔ２と、該円環状
    部材の間に間隔を置いて配列されたスワーラー羽根γ４
    と、から成り、上記円環状部材は上記第２環状気体燃料
    ダクト７６を画成し、該第２環状気体燃料ダクトは、圧
    縮空気の流れを受入れるとともに上記スワーラー羽根の
    上流側で上記内側環状部材に隣接する上記第１環状気体
    燃料ダクト４０から気体燃料の流れを受入れるようにな
    された燃料噴射装置。 ８ 特許請求の範囲第７項の燃料噴射装置において、上
    記環状液体燃料ダクト８４が上記内側環状部材７０と該
    内側環状部材の中心に支持されたバッフル部材７８とに
    より画成されている燃料噴射装置。
JP55106347A 1979-08-01 1980-08-01 ガスタ−ビンエンジン用複式燃料噴射装置 Expired JPS5828491B2 (ja)

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JPS5625607A JPS5625607A (en) 1981-03-12
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JP (1) JPS5828491B2 (ja)
DE (1) DE3029095C2 (ja)
FR (1) FR2462556A1 (ja)
GB (1) GB2055186B (ja)

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