JPS6038518A - ガスタービンエンジン用燃料バーナー - 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】 本発明はガスタービンエンジンの燃料バーナーに関する
。本発明は、英国特許第１４２７１４６号に開示され／
ｊ燃料インジェクタから発展したものである。

本発明の形式の燃料バーナーはリフレクス・エアスプレ
ー・バーナー（反射式空気吹付はバーナー＞（ＲＡＢ）
と呼ばれており、中空円筒形バーナー管、該バーナー管
の下流に数個の放射状に配置された羽根により中心に位
置決めされる偏向部材、および該バーナー管と共に環形
空気通路を形成づ−る外側シュラウド部材を含む。バー
ナー管の下流端ａ５よび偏向部材はバーナー管からの燃
料・空気の混合気の環形放射状収斂出口を画成する。

この配置は、各エンジン燃焼室内に燃料・空気の混合気
の反対向きの２つのドーナツ形の渦流が形成され、上流
渦巻は環形空気シュラウドからも空気を供給され、下流
の渦流は燃焼室壁の開口部を通しても空気を供給される
ようになっている。この配置はバーナー管内で航空燃料
および空気のほぼ完全な混合を保証し、また２重渦流環
境はエンジン作動補性の全範囲にわたってかなりの燃焼
安定性を与えることが判っている。また、この型式のバ
ーナーは燃焼室内に突出ることにより燃焼を安定させる
ことをしないから、バーナーは急速に破損せず、有効寿
命が長いことも判っている。この型式のバーナーはまた
１Ｍ化炭素（Ｃｏ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、未燃炭化
水素（ＵＨＣ）、および煙などの望ましくない放出物の
生成を減少させる上にも有効である。

航空用ガスタービンエンジンのガスジェネレータ【よ工
業用および船舶用の動力を与えるために応用されること
がよくあり、そのような場合、航空用ケロシン以外の燃
料、例えば気体燃料およびディーゼル油を含む比較的重
質の油でエンジンが作動することか望まれる。

ＲＡＳ型式バーナーをディーピル油で作動させる時に点
火および延焼着火に困難性があることが判っており、こ
れらの困難性を克服づるためにディーゼル油で作動する
補助燃料インジェクタを用いて燃焼過程を開始しなけれ
ばならなかった。この配置の欠点は明らかである。バー
ナー管に流入する燃料が偏向部材と支持羽根との接合部
に集合して流れを作ることからこの問題が起きる。発生
した流れは、その数が羽根の枚数により異なるが、引続
ぎ収斂出口を通って燃焼室内へ真直ぐに流れて、燃料の
霧化および／または混合が燃料と空気の間で生じＨくす
る。この非常に濃い燃料の欠点は不可能でないにしても
困難であり、そのために補助インジェクタが必要となる
。

本発明はディーゼル燃お１の如き燃料が幾つかの隔置さ
れた流れに集合するのを防止ヅることができ、補助燃料
インジェクタの必要を無くするＲＡＢ型式の燃料バーブ
−を与えることを目的とする。

従って、本発明は、燃料放出管と、該燃料放出管から燃
料流を、また上流端にて空気を受入れるように配置され
たバーナー管と、該バーナー管からその下流端近くで支
持され該バーナー管の下流端と共に環形出口を画成する
偏向部材と、上流端にて空気を受入れ下流端から空気を
前記環形出口の上流に排出するように配置されて前記バ
ーナー管を取りまく環形エアダクトと、を有し、前記偏
向部材がバーナー縦軸に垂直で平らな衝突面を含ｌυで
おり、前記燃料放出管からの燃料は該衝突面に衝突づ゛
るように配置され、空気おにび霧化燃料を概して放射状
方向に偏向覆るために前記バーナー管の境界を超えて半
径方向に延在する偏向面を該偏向部材が有している、バ
ーナーを与える。

偏向部材は霧化燃料および空気の混合気の流れを阻害し
ないように数個の比較的薄肉のウェアによりバーナー管
の下流端に取（＝ｌけられることができる。

バーナー管および衝突面は円筒形であり偏向面は円形で
あることが望ましい。

本発明による配置は、良く混合された空気および燃料の
組合せの秀れた霧化および配置を与え、点火が容易にな
り、周囲への良ぎ延焼着火が得られて、補助燃料インジ
ェクタの必要が無くなる。

以下に添付図面を参照しつつ、より具体的に本発明を説
明する。

図面を参照するに、ガスタービンエンジン１０は軸方向
に空気取入口１２、圧縮機手段１４、燃炉装置１６、タ
ービン手段１８および排気ノズル２０を有する。

燃焼装置は「管・原型」または「缶・原型」と呼ばれる
態様でエンジン軸線回りに円周方向に取付番ノられた複
数の分離した管状燃焼室２２を含む。

燃焼室２２の一つの上流端および前記英国特許（第１４
２７１４６号）に開示されたバーナー２４が第２図に、
より詳細に示される。バーナー２４は、バーナー管２６
、数個の等間隔の羽根３２によりバーナー管２６から支
持される軸３０を有する偏向部材２８、およびバーナー
管と共に環形空気通路３６を画成し上流端に空気入口３
８をまた下流端に空気出口４０を有するエアシュラウド
３４を含む。羽根３２はそれぞれ燃料インジェクタ４４
のノズル４２の一つから燃料流を受ける数個の扇形通路
にバーナー管の内部を分割する。

偏向部材２８はバーナー管の下流端と共に燃料・空気の
混合気のための収斂環形出口４８を画成する。

燃料および空気はほぼ均質の混合気となって概して半径
方向に出口４８から出て、反対向きの二つのドーナツ形
渦流５０．５２を形成し、上流の渦流５０は出口４０か
らも空気を供給され、下流の渦流５２は燃焼室２２の壁
にある開口部５４を通して空気を受入れる。

燃料は羽根３２と軸３０の接合部において分離流を作る
ように集合する傾向がある。燃料はバーナー管の中でエ
ンジン圧縮機１４からの空気と良く混合せず、羽根３２
の数に等しい数の流れとなって出口４８から出る。従っ
て出口４８を含む平面の領域における燃料・空気の混合
気は非常に薄いかまたは濃くて、エンジン始動条件にて
点火することが不可能でないにしても困難である。羽根
の数が少なくて、燃料流の数が減りその間隔が広くなる
と、この問題は悪化づる。

ディーゼル燃料で働く補助燃料インジェクタを用い、こ
の燃料に在来型の点火栓で点火し、補助燃料の燃焼でバ
ーナー２４からのディーゼル燃料の燃焼を発動さＵるこ
とが一つの解決法である。

この配置の欠点は、補助燃料バーナーとディーゼル燃料
のもう一つの供給系を設りな【ノればならず、この補助
燃料バーナーは過熱しまた／または炭素付着物で覆われ
易いということである。

前の図に示される要素に類似した要素に同じ参照番号が
与えられている第３図および第４図を参照するに、偏向
部材が複数のウェブ２８ａによりバーナー管の下流端に
取付けられる。数は３個か４個で等間隔であることが望
ましいこれらのウェブはバーナーからの燃料・空気の混
合気の流れを阻害しないように比較的薄肉の断面を有す
る。

偏向部材はバーナーの縦軸に垂直に配置された円形で平
らな衝突面２８ｂと、バーナー管２６の周囲を超えて半
径方向に延びる偏向面２８Ｃとを含む。

燃料吐出管はバーナー管への入口における単一の出口４
２で終結し、表面２８ｂに衝突する高圧液体燃料の凝集
した噴流を吐出する。衝突は燃料を霧化させ、半径方向
に均等に拡散させる。霧化燃料はバーナー管からの高速
空気流に捕捉され、燃焼室２２に空気および燃料が流れ
出る際に燃料および空気が混り合う。偏向面２８Ｃおよ
び隙間４８、つまり偏向面の形状および／または環形隙
間のサイズが混合気流の方向を決定する。

第３図および第４図に示されるバーナーを用いることに
よりディービル燃料が充分に良く霧化し、空気と混合し
て燃焼室内に送られ、そこで在来型点火栓を用いて点火
が困難なく行われることができることが判った。また秀
れた延焼着火、すなわち一つの燃焼室における点火が連
結管を介して他の燃焼室に伝達される能力が得られる。

燃焼パターン因子Ｊなわち燃焼系の出口環状帯の縦横方
向の温疫変化の度合が著しく向上したことも判っている
。

バーナー管の表面を超えて偏向部材が半径方向に延びて
いるために、燃料・空気の混合気が燃焼区域の所要の区
域に正確に配置される。この正確な配置はリップ５６お
よびレストリフタ・リング５８の使用により助けられる
ことができるが、両者とも別の英国特許（第８２１１６
８１号）の主題を構成している。リップ５６は空気通路
３６を離れる空気のデフレクタ（邪魔板）であり、この
流れを安定させて上流の渦流５０に入るのを助け、この
空気流が出口４８から出る空気・燃料の混合気に有害な
程瓜まで衝突することを防止する。

レストリフタ・リング５８はバーナー管内の混合気の運
動通を減じて、混合気の純粋に半径方向の運動ｍを生じ
、これが混合気のほぼ全部を上流渦流５０に入れるよう
に助りる。

第３図ｄ）よび第４図に示されるバーナー配性は点火お
よび緩速までの加速を適正に達成し、始動ａ３よび緩速
の効率を向上させる。緩速より上でのエンジン燃料供給
は二つのうちの一つで達成される。

第４図に示される如く、主燃料は噴霧円錐６０の形で燃
料インジェクタ４４からバーナー＠２Ｇに噴出されるこ
とができる。霧化燃料は管２６の中を流れる空気に捕捉
され、空気・燃料の混合気は偏向面２８Ｃにより概して
半径方向に環状出口４８を通してバーナーから出るよう
にされる。

第５図に示されるもう一つの配置において、主燃料は高
圧液体燃料の環６２の形でインジェクタ４４から出て、
１次（９（３動）燃料ジエツＩ−に似た形で表面２８ｂ
に衝突する。主燃料は衝撃により霧化し、霧化燃料は放
射状に均等に分布される。

バーナー管の中を流れる空気は霧化燃料と況合し、燃料
・空気の混合気は偏向面２８Ｃ１環形隙間４８の方向お
よび環形空気通路３６からの空気流の影響により方向ｆ
＝Ｊ番プられて燃焼室内に送られる。

−次燃料と主燃料の流れはエンジン運転速度に達しまた
その速度で運転中に共に紹持されることもできるし、エ
ンジンを始動して緩速に達した時に一次燃料を止めてエ
ンジンを主燃料流のみにて運転することもできる。

高圧の燃料ジ１ツ１〜は表面２８１］に衝突づるまでは
凝集状態をＩ「持することが大切である。これはジェッ
トの長さ／直径比を適度の値に選ぶことににり達成され
、たとえばＬ／Ｄ比６がよいことが判っている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料バーナーを含む燃焼装置を有
するガスタービンエンジンの外観図、第２図は英国性ｎ
第１４２７１４６号に開示されたＲＡＳバーナーの断面
図、 第３図は缶・環形燃焼器の缶の中にお【プる本発明によ
るＲＡＢ型バーナーの断面図、 第４図は第３図のバーナーの拡大図、 第５図は第４図に示すバーナーの変形型の断面図である
。 ２２・・・燃焼室　２４・・・バーナー特許出願人　ロ
ールス・ロイス・リミテッド（外５名）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　燃料放出管と、該燃料管から燃料流をまた上流
   端から空気を受入れるように配置されたバーナー管と、
   該バーナー管からその下流端近くで支持され該バーナー
   管と共に環形出口を画成する偏向部材と、上流端にて空
   気を受入れ下流端から空気を前記環形出口の上流に排出
   するように配置されて前記バーナー管を取りまく環形エ
   アダクトと、を有し： 前記偏向部材がバーナー縦軸に垂直で平らな衝突面を含
   んでおり、前記燃料放出管からの燃料は前記衝突面に衝
   突するように配置され、空気および霧化燃料を概して放
   射状方向に偏向するために前記バー・ナー管の境界を超
   えて半径方向に延在する偏向面を前記偏向部材が有して
   いること、を特徴とするガスタービンエンジン用燃料バ
   ーナー。
2. （２）　前記偏向部材が数個の等間隔の軸方向に延びる
   ウェブにより前記バーナー管に取付けられている、特許
   請求の範囲Ｍ１項に記載のバーナー。
3. （３）　前記衝突面が円形であり、前記偏向面が環形で
   ある、特許請求の範囲第１項に記載のバーナー　〇
4. （４）前記燃料放出管が２つの燃料出口を有し、中央出
   口は前記衝突面に衝突する１次（始動用）液体燃料の高
   圧凝集ジェット（噴流）を放出し、外側出口は霧化した
   円錐形の主燃料を前記バーナー管内に放出する、特許請
   求の範囲第１項に記載のバーナー。
5. （５）前記燃料放出管が２つの燃料出口を有し、中央出
   口は１次液体燃料の高圧凝集ジェン１−を放出し、外側
   出口は主燃料の環形高圧ジェットを放出し、該１次およ
   び主燃料ジェットがともに前記衝突面に衝突するように
   配置されている、特許請求の範囲第１項に記載のバーナ
   ー。