JPS5860124A - ガスタ−ビンのプリチエンバ・燃料マニホルド構造 - 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】 本発明は一般的にはガスタービンエンジンの燃料系統゛
に関し、より詳細には、予混合−士気化型燃焼器を有す
るガスタービンエンジンのための改良したブリチェンバ
・燃料マニホルド構造に関する。

予混合−予見化型ガスタービンエンジン燃焼器において
は、燃料は燃焼器反応室の前方でブリチェンバに導入さ
れ、このブリチェンバにおいて該ブリチェンバを通って
反応室に流れる制御量の加圧空気内で気化しそれと混り
合う。燃焼器反応室内ではその後燃焼反応が生じるが、
これ、は少なくとも部分的にブリチェンバ内で生じた混
合気の空気対燃料比によって左右され、この空気対燃料
比を調節することによって燃焼反応そのものを種々の程
度に調節することができる。空気対燃料比を調節する成
功の程度は、再び少な（とも部分的に、精密に計量した
量の燃料をブリチェンバに送る燃料マニホルドの能力、
そして燃料の効果的な気化および混合を行うブリチェン
バの能力に依存する。あ′る従来設計では、多燃料分配
ヘッドで噴霧するかあるいは大きい燃料マニホルダに連
結した小さい計量オリフィスを通してブリチェンバの略
中心に燃料を導入することによって燃料の気化夕促進し
ている。別の提案では、燃料を円筒形のブリチェンバ内
にその壁面に対して略接線方向に噴射し、ただちにこの
壁面から分離させ、ブリチェンバを流れる空気によって
霧化させている。また別の提案では、多数のスワールカ
ンを環状Ω燃焼器の回りに配置し、各スワールカンに隔
たったマニホルドから延ｄてスワールカンの円筒面に対
して略接線方向に燃料を供給する燃料線を持たせている
。本発明によるブリチェンバ・燃料マニホルド構造はこ
れらおよびその他公知のブリチェンバ・燃料マニホルド
構造を改良したものである。

本発明の主特徴は、予混合−士気化型燃焼器を有するガ
スタービンエンジンのための改良したブリチェンバ・燃
料マニホルド構造を提供することにある。１本発明の別
の％微は、燃料と空気の効果的な混合および気化を促進
し、エンジン停止時に残留燃料を急速かつ完全にパージ
することができる手段を改良したブリチェンバ拳燃料マ
ニホルド構造において有することにある。本発明のまた
別の特徴は、非常に低い質量で燃料を確実に流すことの
できる簡単かつ効果的な手段を改良ブリチェンバ０燃料
マニホルド構造において有することにある。本発明のま
たさらに別の特徴は、改良ブリチャンバ會燃料マニホル
ド構造においてブリチェンバの略円筒形の表面と、この
円筒形表面に対して略接線方向に燃料を送ってブリチェ
ンバを流れる空気の中で燃料の効果的な気化を促進する
ようになっている複数の燃料分配ヘッドとを有し、これ
らの燃料分配ヘッドは、ブリチェンバから遠隔の燃料源
から延びており、分配ヘットの流れ面積に対してほぼ等
しい流れ横断面積を有する別々の等しい長さの燃料分配
導管により燃料が供給され、それによって、各導管にお
いて燃料の分配が等しくなり、かつエンジン停止時に分
配導管から急速かつ完全に燃料をパージすることにある
。本発明のこれらおよびその他の特徴は以下の説明およ
び図面から明らかとなろう。

第１図を参照して、本発明による改良したブリチェンバ
・燃料マニホルドを有する全体的に１０で示す予混合−
士気化型ガスタービンエンジン燃焼器はガスタービンエ
ンジンのケーシングによって燃焼器の回りに形成した加
圧空気プレナム１２に配置してあり、このケーシングの
一部が１４で示しである。普通の要領で、このプレナム
１２はガスタービンエンジンの圧縮器（不図示）から加
圧空気を供給される。この加圧空気は再生加熱してもヨ
イシ、しなくてもよい。燃焼器１ｏは主ボデ一部１６と
予混合−士気化部１８とを包含する。この主ボデ一部１
６は略円筒形となっており、その上部の所で火炎チュー
ブ組立体２０を支えている。この火炎チューブ組立体は
主ボデ一部内に画成された反応室２２内に突出している
。火炎チューブ組立体２ｏは普通の手段でエンジンケー
シング部１４に固着しである。代表的な火炎チューブ組
立体２゜は公知である（例えば米国特許第４１４１２１
３号）。

第１図を再び参照して、予混合−士気化部１Ｂは主ボデ
一部１６と一体に形成した略円筒形の外側ライナ２４を
包含する。この外側ライナを貫通して一対の一次空気ボ
ート２６゜２８が設けである。外側ライナ２４内にはブ
リチェンバハウジング３０が配置してあり、これはポー
ト２８から延びる一次空気流路３２とポート２６から延
びる一次空気流路３４とを包含する。ブリチェンバハウ
ジング３０は′円形上端３８および円形下端４ｏを備え
る略円筒形の内面３６を包含する。中央円形貫通口４４
を有する火炎安定装置すなわちトリップ４２がブリチェ
ンバハウジング３゜の下端に配置してあり、プレナム１
２と反応室２２がブリチェンバハウジングを通して連通
している。

第１図で最もよく分かるように、−渦流発生羽根４６が
ブリチェンバハウジング３ｏに固着してあり、中央ボデ
ー組立体４８に向がって半径方向内方に突出している。

この中央ボデー組立体は支持構造５ｏによってガスター
ビンエンジンブロックに固着してあり、円筒面３６と協
働してほぼ環状のブリチェンバ５２を画成している。

特に第２，３図を参照して、主燃料供給パイプ５３が予
混合−士気化部１８から遠隔の比較的冷たい場所から延
びており、燃焼器の長手方向軸線に対して直角の平面に
おいてブリチェンバハウジング３００回りをほぼ４分の
３にわたって周回している。便宜上、この供給パイプは
全体的に周回部分の平面に示しであるけれども、スペー
スの都合などによってこの供給パイプを他の平面に向か
って彎曲させてもよいことは了解されたい。供給パイプ
５３内には第１の燃料導管５４が配置しであり、この燃
料導管は開放端５５から第１のノズルまたは燃料分配ヘ
ッド５６まで延びている。この分配ヘッドはブリチェン
バハウジング３０上に配置してあり、ブリチェンバ５２
内に突出している。分配ヘッド５６は普通の手段によっ
てブリチェンバハウジング３０上に支えられており、開
放端５５０反対側の燃料導管５４の端に普通の要領で連
結しである。この分配ヘッド５６はそれを貫いて導管５
４から円筒面３６にほぼ隣接した燃料分配ポート６０ま
で延びる流路５８を有する。

分配ヘッド５６は彎曲していて、分配ポート６０を出た
燃料は円筒面３６に接線方向に導かれる。この分配ポー
ト６０の流れ横断面積は流路５Ｂの流れ横断面積とほぼ
等しくなっており、この流路５８の流れ横断面積は導管
５４の流れ横断面積とほぼ等しくなっている。

第２図を再び参照して、第２の燃料導管６２が供給パイ
プ５３内に配置してあり、この第２燃料導管６２は開放
端６３とブリチェンバハウジング３０上に配置してあっ
てブリチェンバ内に突出している第２の分配ヘッド６４
との間な延びている。同様に、第３および第４の燃料導
管６６．６７が、それぞれ、供給パイプ５３内に配置し
てあり、それぞれの開放端６８．６９からブリチェンバ
ハウジング３０上の配置してありかつブリチェンバ内に
突出している一対の分配ヘッド７０．７２のそれぞれま
で延びている。第２．第３および第４の分配ヘッド６４
．７０．７２は第１の分配ヘッド５６について説明した
と同じようにハウジング上に支えられており、それぞれ
燃料導管５４および分配ヘッド５６について説明したと
同様に燃料導管６２．６６゜６Ｔに連結しであるｂ 燃料導管５４，６２．６６．６７は同じ長さおよび同じ
内径を持っており、この内径は、自動車用ガスタービン
であれば、０．００７ないし０．０２０インチ（０，１
７８ミリないし０．５１ミリ）のオーダーにある。供給
パイプ５３はこれらすべての導管を収容し、再び自動車
用ガスタービンの場合には、この供給パイプは約０．１
２５インチ（３，１８ミリ）のオーダーの内径を持ち得
る。燃料導管の間およびその回りで供給パイプ５３内に
生じた隙間は第４の燃料分配導管６７の開放端６９の下
流のダムまたは壁７３でろう付けなどの燃料漏れ防止マ
ナー（Ｆｕｅｌ　ｔｉｇｈｔ　ｍａｎｎｅｒ）によって
シールされる。壁７３の右（第２図）までの供給パイプ
５３の内部は完全に燃料で満たされており、この燃料は
燃料導管の開放端５５．６３．６８．６９に入り、それ
を通ってそれぞれ分配ヘッド５６，６４．７０゜７２に
流れる。

以下、本発明による改良したブリチェンバ・燃料マニホ
ルド構造の作動を説明するが、普通の燃料制御器（不図
示）が計量モードでエンジンの動力要求に応じて壁７３
の右（第２図）まで供給パイプ５３にあらかじめ選定し
た圧力で安定した燃料の供給を行っている。

燃料制御器はダンプ弁すなわちパージ弁（不図示）をも
包含しており、この弁は大気圧で燃料溜りに連結してあ
り、燃料制御器のダンプモードすなわちパージモードに
おいて、残留燃料が後に述べる゛ようにパージさせられ
得る。しかしながら、計量モードで−は、加圧燃料は供
給パイプを通って燃料導管の開放端５５．６３，６８．
６９のそれぞれに流れ、これらの燃料導管を通って分配
ヘラｌ’に流れる。供給パイプの燃料圧力は各開放端で
同じでありかつ燃料導管および流路５８が同じ長さで互
に等しくかつポート６０の直径に等しい内径を持つ℃い
るため、等しい量の燃料が分配ヘッドを通って流れ、円
筒形内面３６に対して略接線方向にこれらの分配ヘッド
から流出する。したがって、これらの燃料導管は自動計
量を行い、自動車における非常に低い分配率でさえ（１
時間当り１／２ボンド（０２３に４／時）はどの低いレ
ベルにも達する可能性がある）、ブリチャンバ５２０回
りに均一な燃料分布を与える。燃料は分配ヘッドから流
出すると、反応室２２に向かって羽根４６から移動して
くる空気渦流の影響の下に円筒形内面３６を横切って広
がる。この空気流が円筒形内面３６上の燃料の膜を反応
室２２に向かって移動させ、加圧空気が圧縮によって再
生加熱されているので、円筒形内面３６上の燃料膜は徐
々に空気渦流と混り気化する。燃料と空気の混合気は、
次にブリチェンバ５２から出てトリップ４２にある円形
の開口４４を通って反応室２２に流入し、ここで、すで
に存在している火炎あるいはパイロット火炎チュー１組
文体２０のいずれかによって燃焼が生じる。もちろん、
燃焼生成物はノズル装置（不図示）によって反応室から
送り出される。

エンジン作動の終了時、燃料制御器は供給パイプ５３、
それゆえ燃料導管５４．６２゜６６．６７内の燃料流の
完全かつ急激な中止を指令し、パージモードの作動に切
替わる。

エンジンのガスタービンおよび圧縮器は速度が減じてい
るとはいえ回転を続けており、したがって、燃焼が終了
していてもプレナム１２、ブリチェンバ５２および反応
室２２内には大気圧以上の圧力が残づている。パージモ
ードでは、供給パイプ５３と大気圧に維持されている燃
料溜りとの間のダンプ弁またはパージ弁（不図示）が開
かれる。した７が？で、燃焼終了時にブリチェンバ５２
に存在する高圧が燃料を分配ヘッドから燃料導管を通し
て供給パイプに押しもどし、余分な燃料がパージ弁を通
って燃料溜りにもどされる。燃料導管の流れ面積および
分配ヘッド内の流路の流れ面積が分配ヘッド５６のポー
ト６０に対応するポートの流れ面積にほぼ等しいため、
加圧空気は少なくとも壁７３の所まですべての燃料導管
から燃料を完全に押出し、したがって、燃焼終了時の燃
料導管内の残留燃料の炭化またはコークス化が防止され
る。壁７３が燃焼器の高温区域から遠隔に位置している
ため、供給パイプ５３内のいかなる残留燃料もコークス
化することなく、エンジンを停止するたびにパージを行
う必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による改良したブリチェンバ・燃料マニ
ホルド構造を有するガスタービンエンジンの予混合−予
見化型燃焼器の断片断面図である。 第２図は第１図の２−２線に泊った断面図である。 第３図は複数の燃料分配ヘッドの内の１つを示す、第２
図の一部拡大図である。 〔′主要部分の符号の説明〕 １０・・・ガスタービンエンジン燃焼器、１２・・・加
圧空気プレナム、 ３０・・・ブリチェンバハウジング、 ３２．３４・・・−夜空気流路、 ４６・・・渦流発生羽根、 ５２・・・ブリチェンバ、 ５３６１．主燃料供給パイプ、 ５６・・・燃料分配ヘッド、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加圧空気プレナム（例えば１２）と、該プレナム内
   の燃焼器（例えば１０）と、燃料源と、前記燃焼器から
   遠隔の前記燃料源に連結してあり、重焼のための燃料の
   流れを計量するための計量モードとエンジン停止時に燃
   料を追出して燃料のコークス化を７最小化するダンプモ
   ードとを有する燃料制御手段と、前記プレナム（例えば
   １２）に露出した入口（例えば３８）および前記燃焼器
   に通じていてブリチェンバを通じて該燃焼器内へ空気を
   送るようにした川口（例えば４４）とを備えるブリチェ
   ンバ（例えば５２）を画成しているブリチェンバハウジ
   ング（例えば３０）とを有するガスタービンエンジンに
   おいて、前記燃焼器が、前記燃料制御手段から制御圧力
   で運ぶ燃料供給パイプ（例えば５３）と、該燃料供給パ
   イプ（例えば５３）内に延びる同じ長さ鉛よび内径の複
   数の燃料導管（例えば５４゜６２．６°６．６７）であ
   って各々が前記燃料供給パイプ内で前記制御圧力にさら
   される開放端（例えば５５，６３．６８．６９）を備え
   る燃料導゛管と、前記ブリチェンバハウジング（例えば
   ３０）から遠隔し前記燃料導管（例えば５４，６２，６
   ６．６７）間およびこれらの燃料導管と前記燃料供給パ
   イプ（例えば５３）の間の隙間をシールして燃料の漏れ
   を防ぐ手段（例えば７３）と、前記ブリチェンバ、ハウ
   ジング（例えば３″′−０）に設けてあって前記燃料導
   管（例えば５４，６２，６６．６７）の数と同じ数でそ
   れぞれの燃料導管に連結しである複数　　′の分配へ゛
   ラド（例えば５６，６４．７０゜７２）とを有し、該分
   配ヘッドの各々が前記燃料制御手段の計量モードにおい
   て燃料を前記ブリチェンバ（例えば５２）内に導いて該
   ブリチェンバを通って流れている空気内で気化させる流
   れゲート（例えば６０）を有し、該流れポート（例えば
   ６０）の各各がそれぞれの燃料導管（例えば５４゜６２
   ．６６．６７）の対応する寸法にほぼ等しい流れ横断面
   積を有して前記燃料制御手段の計量モードにおいて一前
   記各々の燃料導管内の燃料流を等しくすると共に、前記
   燃料制御手段のダンプモードにおいて、前記それぞれの
   燃料導管（例えば５４．６０゜６６．６７）の各々にお
   けぞ燃料パージを急速かつ完全に行うことを％徴とする
   ガスタービンエンジン。 ２、特許請求の範囲第１項記載のガスタービンエンジン
   におい、て、前記燃料導管（例えば５４．６Ｇ、６６．
   ６７）の各々は ０、００　フインチないし０．０２０インチ（０，１７
   ８ミリないし０．５１ミリ）の内径を有し、前記燃料供
   給パイプは約０．１２５インチ（３，１８ミリ）のオー
   ダーの内径を有・することを特徴とするガスタービンエ
   ンジン。 ３、特許請求の範囲第１項記載のガスタービンエンジン
   であって、前記ブリチェンバハウジング（例えば３０）
   が前記燃焼器（例えば１０）の長手方向軸線に対して平
   行な軸線上に配置した略円筒形の壁と、前記エンジンに
   支えられており、前記ブリチェンバハウジング（例えば
   ３０）内に突出している中央ボデー（例えば４８）とを
   有し、該中央ボデーが前記円筒形壁と協働して環状ブリ
   チェンバ（例えば５２）を画成しており、該ブリチェン
   バの半径方向最外方境界が前記円筒形壁の円筒形内面（
   例えば３−６）となっているガスタービンエンジンにお
   いて、前記燃料供給パイプ（例えば５３）が約ｏ、　１
   ２５インチ（３，１８ミリ）のオーダーの内径を有し、
   前記燃料導管（例えば５４，６２，６６．６７）の各々
   が０．００７ないし０．０２０インチ（０，１７８ミリ
   ないし０．５１ミリ）の内径な゛有し、前記分配ヘッド
   の流れポート（例えば６０）の各々が前記燃料制御手段
   の計量モードにおいて前記ブリチェンバ（例えば５２）
   の前記円筒形内面（例えば３６）に対して略接線方向に
   燃料を導いて前記ブリチェンバ（例えば５２）を通って
   流れる空気の中で気化させることを特徴とするガスター
   ビンエンジン。