JPS63251708A - 空気ブラスト型液体燃料ノズル - Google Patents
空気ブラスト型液体燃料ノズルInfo
- Publication number
- JPS63251708A JPS63251708A JP63064656A JP6465688A JPS63251708A JP S63251708 A JPS63251708 A JP S63251708A JP 63064656 A JP63064656 A JP 63064656A JP 6465688 A JP6465688 A JP 6465688A JP S63251708 A JPS63251708 A JP S63251708A
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- JP
- Japan
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- air
- fuel
- liquid fuel
- fuel nozzle
- air blast
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
- F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
- F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
- F23D11/107—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/11101—Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はガス・タービンの燃焼室内へ燃料を噴霧するた
めのノズルに係り、更に詳細には空気ブラスト型ノズル
の改良に係る。
めのノズルに係り、更に詳細には空気ブラスト型ノズル
の改良に係る。
従来の技術
ガス・タービンの燃焼室は通常、燃焼が行われる容積を
規定する金属製外殻又はライナーを有する。空間は限ら
れて居り、それ故燃焼は、可能な限り敏速に且つ均等に
行われることが重要である。
規定する金属製外殻又はライナーを有する。空間は限ら
れて居り、それ故燃焼は、可能な限り敏速に且つ均等に
行われることが重要である。
それには、射出される燃料の微細な噴霧ばかりでは無く
、その均等な分布をも必要とされる。
、その均等な分布をも必要とされる。
従来通りの燃料圧噴霧型ノズルは、定格出力にて使用さ
れる限りに於ては、燃料を適切に散布し且つ噴霧し得る
。然しなからタービンの負荷が増大したときには、燃料
の流量増大がノズルに於ける極で大幅な圧力低下をもた
らすので、微細な飛沫が燃焼器内にて生ずる燃料の透過
力と分布とは不十分なものとなる。
れる限りに於ては、燃料を適切に散布し且つ噴霧し得る
。然しなからタービンの負荷が増大したときには、燃料
の流量増大がノズルに於ける極で大幅な圧力低下をもた
らすので、微細な飛沫が燃焼器内にて生ずる燃料の透過
力と分布とは不十分なものとなる。
それ故、空気ブラスト型の噴霧ノズルが導入された。負
荷が増大したときにも空気流の様を目は比較的に恒常性
を保つ傾向を有しているので、かかるノズルは一般に、
噴霧および分散のエネルギー源として空気流を使用する
。
荷が増大したときにも空気流の様を目は比較的に恒常性
を保つ傾向を有しているので、かかるノズルは一般に、
噴霧および分散のエネルギー源として空気流を使用する
。
かかるノズルは通常、燃料が導かれる環状地帯の内側の
中央部−夕空気流を含む。二次空気の環状導入部が燃料
を取り囲んで居り、時には、燃料から見て二次空気より
もわずかに遠い位置から更に第三の空気が指向させられ
る。更に加えて、ガス・タービンに入る温度を許容限度
内に抑制するため、燃焼過程の下流に希釈空気が導入さ
れる。
中央部−夕空気流を含む。二次空気の環状導入部が燃料
を取り囲んで居り、時には、燃料から見て二次空気より
もわずかに遠い位置から更に第三の空気が指向させられ
る。更に加えて、ガス・タービンに入る温度を許容限度
内に抑制するため、燃焼過程の下流に希釈空気が導入さ
れる。
米国特許第３，７１３．５８８号は、オリフィス列を抜
けて二次空気流内へと、燃料が外側へ導かれるノズルを
図解している。この渦を巻いた二次空気流は、噴霧する
力と、燃料を分散させるエネルギーとを与える。前記特
許の教えるところによれば、中央に配置される一次空気
は、燃料の円錐状噴霧の内部へ充分な空気供給を与える
目的で導入される。螺旋形をした一組の渦形成板が図解
されて居るが、内部空気は全（駒かも渦を巻くこと無（
導かれてよい旨述べられている。
けて二次空気流内へと、燃料が外側へ導かれるノズルを
図解している。この渦を巻いた二次空気流は、噴霧する
力と、燃料を分散させるエネルギーとを与える。前記特
許の教えるところによれば、中央に配置される一次空気
は、燃料の円錐状噴霧の内部へ充分な空気供給を与える
目的で導入される。螺旋形をした一組の渦形成板が図解
されて居るが、内部空気は全（駒かも渦を巻くこと無（
導かれてよい旨述べられている。
二次空気に渦を巻かせる翼と燃料入口のオリフィスとの
間の、特定な関係を有する位置が示されている。その目
的は、前記特許の教えるところによれば、オリフィスの
位置に於ける空気のｌ４縮を得ることにある。
間の、特定な関係を有する位置が示されている。その目
的は、前記特許の教えるところによれば、オリフィスの
位置に於ける空気のｌ４縮を得ることにある。
もう一つの空気ブラスト型噴射装置が知られて居り、燃
料は環状空間を充たす目的で渦を巻いて居り、該環状空
間から割合に低速で燃料が発出する。−次空気の渦は、
燃料が燃料ノズルを出る際、燃料を分散させ且つ噴霧す
べく使用される。空気流の渦は、螺旋形の翼の使用によ
り達成される。
料は環状空間を充たす目的で渦を巻いて居り、該環状空
間から割合に低速で燃料が発出する。−次空気の渦は、
燃料が燃料ノズルを出る際、燃料を分散させ且つ噴霧す
べく使用される。空気流の渦は、螺旋形の翼の使用によ
り達成される。
螺旋形の翼は単純であり、反りを有する翼よりも安価に
形成し得る。然しなから、燃焼を支持する空気の大部分
が供給され且つ制約された空間を通して多大な空気を送
る必要のある二次空気流に於ては、反りを有する翼が使
用された。この場合には、反りを付された翼の何する低
圧力損失特性が、製造上の付加的費用を正当化するに充
分てあった。−次空気用渦形成板は非常に小型であり、
その外径は１２．７ｃ＋ｎのオーダーである。小さな空
間を等して大量の空気を供給する必要は無く、単に渦を
形成させるものである。従って従来の知識は、この位置
に常に使用されてきた製造容易且つ安価な螺旋上の渦形
成型以外の何物をも示唆しなかった。
形成し得る。然しなから、燃焼を支持する空気の大部分
が供給され且つ制約された空間を通して多大な空気を送
る必要のある二次空気流に於ては、反りを有する翼が使
用された。この場合には、反りを付された翼の何する低
圧力損失特性が、製造上の付加的費用を正当化するに充
分てあった。−次空気用渦形成板は非常に小型であり、
その外径は１２．７ｃ＋ｎのオーダーである。小さな空
間を等して大量の空気を供給する必要は無く、単に渦を
形成させるものである。従って従来の知識は、この位置
に常に使用されてきた製造容易且つ安価な螺旋上の渦形
成型以外の何物をも示唆しなかった。
発明の概要
螺旋形の翼を使用するノズルに於ける円周上の燃料分布
は、据え付けられる螺旋型板の数と関連を有する反復模
様状の燃料凝集を含む不均等な配分に苦しめられること
を我々は見出した。その上代々は、斬新的な湾曲をもっ
て滑らかに空気流を規制し得る反りを有する翼を渦の形
成に使用することが、燃料分布の後部までも残ることの
明らかな局部的乱流を回避し得ることを見出した。
は、据え付けられる螺旋型板の数と関連を有する反復模
様状の燃料凝集を含む不均等な配分に苦しめられること
を我々は見出した。その上代々は、斬新的な湾曲をもっ
て滑らかに空気流を規制し得る反りを有する翼を渦の形
成に使用することが、燃料分布の後部までも残ることの
明らかな局部的乱流を回避し得ることを見出した。
我々の空気ブラスト・ノズルは、取り囲んでいる二次空
気流の内側の環状空間を通って放出される渦を巻いた低
速燃料流を有する。燃料の内側に同心状に配置されてい
る渦を巻いた内部−次流は、渦形成の目的で放出部の上
流に配置されている反りを有する翼を有している。これ
ら固定翼は、その上流端は流入する空気流と略平行であ
り且つその下流端に於いては流入する空気流に対し成る
角度を有して翼が延在するようにして反りを付されて空
気流中に配置される。この様にして乱流を生ずることな
く、形成された一次空気の渦は、噴霧される燃料に円周
上の均等分布を与えることが明らかとなった。
気流の内側の環状空間を通って放出される渦を巻いた低
速燃料流を有する。燃料の内側に同心状に配置されてい
る渦を巻いた内部−次流は、渦形成の目的で放出部の上
流に配置されている反りを有する翼を有している。これ
ら固定翼は、その上流端は流入する空気流と略平行であ
り且つその下流端に於いては流入する空気流に対し成る
角度を有して翼が延在するようにして反りを付されて空
気流中に配置される。この様にして乱流を生ずることな
く、形成された一次空気の渦は、噴霧される燃料に円周
上の均等分布を与えることが明らかとなった。
従来用いられた寸法よりもハブの寸法を大きくすること
は、比較的に形成の困難な反りを有する翼の製作を容易
にし、空気放出部の下流に改良された循環地帯を設ける
ことが可能となり、然も、一層効率的な流下特性の故に
螺旋形の翼に比し空気流を制御することが無い。
は、比較的に形成の困難な反りを有する翼の製作を容易
にし、空気放出部の下流に改良された循環地帯を設ける
ことが可能となり、然も、一層効率的な流下特性の故に
螺旋形の翼に比し空気流を制御することが無い。
実施例
第１図の概括的構成には、空気流を閉じ込めている高圧
空間１２を取り囲むケーシング１０が図示されている。
空間１２を取り囲むケーシング１０が図示されている。
二〇ケー゛シング内には、燃焼室ライナ１４と、該燃焼
室ライチ内に配置されるべく支柱１８に据え着けられた
燃料ノズル１６とがある。燃料は供給路２０を通過し、
環状空間２２を通って流出する。渦形成用構造物２４は
、軸に対し成る角度をもって穿孔された複数の孔を有す
る複合的な環状金属片である。これは、環状空間２２の
円周上に燃料を均等に分散すべく、燃料に僅かな渦を形
成させる。−夕空気流２６は、−次空気チューブ２８を
通り、環状空間２２と同君の位置に放出される。固定翼
組立体３０は、通過する一次空気に渦を形成すべくこの
空気流内に配置される。
室ライチ内に配置されるべく支柱１８に据え着けられた
燃料ノズル１６とがある。燃料は供給路２０を通過し、
環状空間２２を通って流出する。渦形成用構造物２４は
、軸に対し成る角度をもって穿孔された複数の孔を有す
る複合的な環状金属片である。これは、環状空間２２の
円周上に燃料を均等に分散すべく、燃料に僅かな渦を形
成させる。−夕空気流２６は、−次空気チューブ２８を
通り、環状空間２２と同君の位置に放出される。固定翼
組立体３０は、通過する一次空気に渦を形成すべくこの
空気流内に配置される。
加えて、二次空気３２は渦形成板３４を通過し、環状空
間３６を通り、放出される燃料へと向けて内側へ指向さ
せられる。その上、第三の空気３８は、抽出された誘導
用空気として火炎を更に整形すべく開口部４０を通過す
る。高圧空間１２からの付加的空気が、下流の地点（図
示せず）にて燃焼生成物に合流する。
間３６を通り、放出される燃料へと向けて内側へ指向さ
せられる。その上、第三の空気３８は、抽出された誘導
用空気として火炎を更に整形すべく開口部４０を通過す
る。高圧空間１２からの付加的空気が、下流の地点（図
示せず）にて燃焼生成物に合流する。
上述のノズルはほぼ円錐形の火炎４２を形成し、燃焼室
内にて燃料を燃焼させる。使用可能な空間が限られてい
るので可能な限り敏速に燃料が消費されることが重要で
あり、燃料の均等な噴霧と散布とは、長過ぎる燃焼によ
る局部的逸脱を完璧に回避することによりこれを容易に
する。タービンの翼又は燃焼ライナを局部的に焼き切る
であろう局部的な高温点又は高温の縞の発生を回避する
ため、円周上に均等な分布を有することも重要である。
内にて燃料を燃焼させる。使用可能な空間が限られてい
るので可能な限り敏速に燃料が消費されることが重要で
あり、燃料の均等な噴霧と散布とは、長過ぎる燃焼によ
る局部的逸脱を完璧に回避することによりこれを容易に
する。タービンの翼又は燃焼ライナを局部的に焼き切る
であろう局部的な高温点又は高温の縞の発生を回避する
ため、円周上に均等な分布を有することも重要である。
かかる目的は、第３図に詳細に示されている特殊な渦形
成装置３０の使用により達成される。
成装置３０の使用により達成される。
中央ハブ５０はその円周上に複数の、反りを何する翼５
２を支持する。翼組立体はＷ５２の縁に於て１２．７ｃ
ｍの外径を有して居り、ハブ５０の直径は６，３５ｃｎ
＋である。上流端５４は一定の半径に形成されて弾頭形
を成して居り、一方、下流端５６は先端部を切り落され
た円錐面状であってよい。
２を支持する。翼組立体はＷ５２の縁に於て１２．７ｃ
ｍの外径を有して居り、ハブ５０の直径は６，３５ｃｎ
＋である。上流端５４は一定の半径に形成されて弾頭形
を成して居り、一方、下流端５６は先端部を切り落され
た円錐面状であってよい。
第４図は、翼５２の外縁を取り囲む外側の円筒の展開図
である。二次元の図面に示された場合には螺旋型の翼は
しばしば湾曲しているように見えるけれども、展開図に
示されたその真の形状は、それらが、ねじ山に極めて似
通った真線上であることを示している。展開図は、そこ
を通過する空気流と相対するさいの翼を真に示している
。よって、各々の翼の上流端５８は流入する空気流２６
と略平行であり、一方、反りを有する翼５２が揃いの湾
曲を有する結果として、翼組立体の軸及び空気流の流入
方向に対して放出端６０が３０＠の角度を成しているこ
とが、第４図から知られる。
である。二次元の図面に示された場合には螺旋型の翼は
しばしば湾曲しているように見えるけれども、展開図に
示されたその真の形状は、それらが、ねじ山に極めて似
通った真線上であることを示している。展開図は、そこ
を通過する空気流と相対するさいの翼を真に示している
。よって、各々の翼の上流端５８は流入する空気流２６
と略平行であり、一方、反りを有する翼５２が揃いの湾
曲を有する結果として、翼組立体の軸及び空気流の流入
方向に対して放出端６０が３０＠の角度を成しているこ
とが、第４図から知られる。
比較の目的で、従来通りの螺旋形の翼６３を有する渦形
成装置の展開図を第５図に示す。試運転及び観測の結果
は、螺旋型の翼から反りを有する湾曲した翼への置換と
いうこの小さな外面的変化が、燃料ノズルに驚異的な改
善と性能向上をもたらすことを示した。
成装置の展開図を第５図に示す。試運転及び観測の結果
は、螺旋型の翼から反りを有する湾曲した翼への置換と
いうこの小さな外面的変化が、燃料ノズルに驚異的な改
善と性能向上をもたらすことを示した。
第１図は、本発明の燃料ノズルの概括的構成図である。
第２図は、第１図のノズル部分の拡大詳細図である。
第３図は、第１図及び第２図の翼組立体の拡大図である
。 ｍ４図は、第１図乃至第３図の翼組立体の外周を一巡し
た展開図である。 第５図は、従来通りの螺旋型の翼を有する渦形成装置の
展開図である。 １０・・・ケーシング、１２・・・高圧空間、１４・・
・燃焼室ライナ、１６・・・燃料ノズル、１８・・・支
柱、２０・・・供給路、２２．３６・・・環状空間、２
４・・・渦形成用構造物、２６・・・−夕空気流、２８
・・・−次空気チューブ、３０・・・固定翼組立体、３
２・・・二次空気、３４・・・渦形成板、３８・・・第
三の空気、４０・・・開口部、４２・・・火炎、５０・
・・中央ハブ、５２・・・反りを有する翼、５４・・・
ハブの上流端、５６・・・ハブの下流端、５８・・・翼
の上流端、６０・・・放出端、６３・・・従来通りの螺
旋型の翼 出 願 人 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代 理 人 弁 理 士 明 石
昌 毅剖 四ワ７り刀
。 ｍ４図は、第１図乃至第３図の翼組立体の外周を一巡し
た展開図である。 第５図は、従来通りの螺旋型の翼を有する渦形成装置の
展開図である。 １０・・・ケーシング、１２・・・高圧空間、１４・・
・燃焼室ライナ、１６・・・燃料ノズル、１８・・・支
柱、２０・・・供給路、２２．３６・・・環状空間、２
４・・・渦形成用構造物、２６・・・−夕空気流、２８
・・・−次空気チューブ、３０・・・固定翼組立体、３
２・・・二次空気、３４・・・渦形成板、３８・・・第
三の空気、４０・・・開口部、４２・・・火炎、５０・
・・中央ハブ、５２・・・反りを有する翼、５４・・・
ハブの上流端、５６・・・ハブの下流端、５８・・・翼
の上流端、６０・・・放出端、６３・・・従来通りの螺
旋型の翼 出 願 人 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代 理 人 弁 理 士 明 石
昌 毅剖 四ワ７り刀
Claims (1)
- 環状の空間を通して射出される渦を巻いた低速の燃料流
と、射出される前記燃料へと向け包囲しつつ指向させら
れる二次空気流と、前記環状空間の内側に同心に配置さ
れて射出される前記燃料を分散させ且つ噴霧すべく指向
させられる渦を巻いた内側の一次空気流と、前記渦を形
成すべく前記一次空気流の中に配置された固定翼とを有
する様式のガス・タービン用空気ブラスト型液体燃料ノ
ズルにして、前記翼が流入する空気流と実質的に平行な
上流端を有することと、前記翼が前記翼の下流端にて前
記流入空気流に対して角度をもって延在すべく反らされ
て居ることにより局部的乱流を形成することなく渦流を
生じさせ得るようになっていることとを含む空気ブラス
ト型液体燃料ノズル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/027,574 US4815664A (en) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | Airblast fuel atomizer |
| US027,574 | 1987-03-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63251708A true JPS63251708A (ja) | 1988-10-19 |
| JP2696218B2 JP2696218B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=21838514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63064656A Expired - Lifetime JP2696218B2 (ja) | 1987-03-19 | 1988-03-17 | 空気ブラスト型液体燃料ノズル |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4815664A (ja) |
| EP (1) | EP0283422B1 (ja) |
| JP (1) | JP2696218B2 (ja) |
| CA (1) | CA1276473C (ja) |
| DE (1) | DE3889370T2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4938417A (en) * | 1989-04-12 | 1990-07-03 | Fuel Systems Textron Inc. | Airblast fuel injector with tubular metering valve |
| DE4103264C2 (de) * | 1990-02-12 | 1995-02-02 | Buna Gmbh | Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit |
| US5255508A (en) * | 1991-11-01 | 1993-10-26 | United Technologies Corporation | Fuel nozzle assembly and method for making the assembly |
| US5679135A (en) * | 1996-02-08 | 1997-10-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for off-gas particulate removal and apparatus therefor |
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| ATE306050T1 (de) * | 2001-01-04 | 2005-10-15 | Haldor Topsoe As | Drallbrenner |
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| CN103196003B (zh) * | 2012-01-10 | 2016-08-31 | 富泰华工业（深圳）有限公司 | 转接头 |
| EP2951505A4 (en) * | 2013-02-01 | 2016-01-06 | Hamilton Sundstrand Corp | FUEL INJECTOR FOR HEAVY-START AND OPERATION OF A GAS TURBINE MOTOR |
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Citations (3)
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