JPH07117214B2

JPH07117214B2 - ガスタービンエンジンの燃料噴射方法

Info

Publication number: JPH07117214B2
Application number: JP61298481A
Authority: JP
Inventors: 敏夫神村
Original assignee: 帝人製機株式会社
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1995-12-18
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPS63150431A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、ガスタービンエンジンの燃料噴射方法に関
する。

従来の技術一般に、ガスタービンエンジンの燃料は、例えば第９図
に示すようなノズルボディ１と、ノズルボディ１の先端
部に収納され燃焼室２に一次燃料を噴射する一次噴射口
３を有する一次チップ４と、ノズルボディ１の先端部に
収納され、前記一次噴射口３を囲むとともに燃焼室２に
二次燃料を噴射する二次噴射口５を有する二次チップ６
と、ノズルボディ１内に設けられ一次、二次噴射口３、
５に燃料を供給する供給通路７、８と、を備えた燃料噴
射ノズルから燃焼室２に噴射されるが、このような燃料
噴射ノズルの一次、二次噴射口３、５から噴射された噴
射燃料を燃焼室２内で完全燃焼させるために、従来にお
いては一次、二次チップ４、６の周囲のノズルボディ１
に、内部をエアが軸方向に通過するエア通路９を設け、
該エア通路９の出口開口10から燃焼室２にエアを噴出し
て噴射燃料をかき混ぜていた。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような燃料噴射方法にあっては、噴
射燃料がエアにかき混ぜられて燃焼室２内を不規則に浮
遊移動するため、一部の噴射燃料が噴射ノズルの噴射口
３、５に接近して付着するが、このような付着燃料は、
噴射ノズルが燃焼熱によって高温に加熱されているの
で、液体分が蒸発して炭化し、固体分のみが残って強固
に付着するようになる。そして、このような炭化物の付
着は時間の経過とともに積層増大し、遂には噴射口３、
５を塞ぐこともあるという問題点がある。

問題点を解決するための手段このような問題点は、燃料噴射口の周囲に設けられたエ
ア通路の出口開口から燃焼室に噴出されるエアに円周方
向の旋回力を付与することにより、燃料噴射口から噴射
された直後の噴射燃料の周囲に傘状のエアカーテンを形
成することにより解決することができる。

作用今、燃料噴射口から燃料が燃焼室に所定の噴射形態をも
って噴射されているとする。このとき、燃料噴射口の周
囲に設けられたエア通路の出口開口からエアが燃焼室に
噴出されるが、この噴射エアには円周方向の旋回力が付
与されているので、該噴出エアは燃焼室内で傘状に拡散
し、燃料噴射口から噴射された直後の噴射燃料の周囲に
該噴射燃料と交差衝突することのない傘状のエアカーテ
ンを形成する。この結果、燃焼室内を浮遊移動している
噴射燃料は噴射ノズルの燃料噴射口への接近が阻止さ
れ、噴射ノズルに対する噴射燃料の付着が防止される。

実施例以下、この発明を実施するための燃料噴射ノズルの一実
施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、21はガスタービンエンジンの燃料噴射
ノズルであり、この噴射ノズル21はフランジ部22と円筒
部23とから構成されたサポート24を有する。25はサポー
ト24内に遊嵌されたノズルケースであり、このノズルケ
ース25はフランジ部26と円筒部27とを有する。28はポー
トブロックであり、このポートブロック28内には軽油、
重油等の燃料が送り込まれる燃料通路29が形成されてい
る。前述したサポート24、ノズルケース25、ポートブロ
ック28は全体としてノズルボディ30を構成する。前記ノ
ズルボディ30内でその先端部にはノズルチップ42が収納
され、このノズルチップ42は一次チップ43と、この一次
チップ43の直前に配置された二次チップ44と、からな
る。前記一次チップ43は、第１、２、３図に示すよう
に、略円錐状の一次渦巻室45を有するとともに、一対の
旋回通路46を有する。一方、前記二次チップ44は、第
１、４、５図に示すように、一次チップ43との間に一次
渦巻室45を囲む二次渦巻室49を有するとともに、一対の
旋回通路50を有する。そして、これら旋回通路46、50を
通じて一次、二次渦巻室45、49に導かれた一次、二次燃
料は接線方向の分力を有しているので、一次、二次渦巻
室45、49内で旋回するとともに、一次渦巻室45、49の先
端にそれぞれ設けられた一次、二次燃料噴射口47、51か
ら燃焼室48に所定の噴射形態をもって噴射される。ま
た、前記一次チップ43には旋回通路50に接続された一対
の通路52が形成されている。前記ノズルチップ42より後
方のノズルボディ30内には、第１、６、７図に示す供給
ブロック61が収納され、この供給ブロック61には一次供
給路62が形成され、この一次供給路62は前記旋回通路46
に接続される。また、供給ブロック61には二次供給路64
が形成され、この二次供給路64は前記通路52に接続され
る。第１〜７図において、71は一次チップ43に形成され
た貫通孔72、二次チップ44に形成されたピン穴73および
供給ブロック61に形成されたピン穴74に挿入されたピン
であり、このピン71はノズルチップ42と供給ブロック61
との相対回転を阻止する。再び、第１図において、供給
ブロック61より後方側のノズルボディ30内には内部に貫
通した供給路76が形成されたシールロッド77が収納さ
れ、この供給路76内にはこの供給路76に流入した燃料の
流量を制御するメータリングバルブ78が収納されてい
る。79はポートブロック28とシールロッド77との間に介
装されたスプリングであり、このスプリング79はシール
ロッド77を先端に向かって付勢し、シールロッド77と供
給ブロック61と、および供給ブロック61と一次チップ43
とさらに、一次チップ43と二次チップ44とを互いに当接
させてこれらの間からの燃料漏れを防止している。そし
て、前記燃料通路29からスプリング79が設置されたスプ
リング室80に流入した燃料は一次供給路62に、また供給
路76を介して二次供給路64に分配供給される。前述した
燃料通路29、一次、二次供給路62、64、供給路76、スプ
リング室80は全体として、一次、二次燃料噴射口47、51
に旋回通路46、50、通路52を介して燃料を供給する供給
通路81を構成する。82はサポート24とノズルケース25と
の間に介装された断熱材であり、この断熱材82はフラン
ジ部22、26間に位置するフランジ部83を有する。そし
て、このフランジ部83および前記フランジ部22、26、ポ
ートブロック28が複数のボルト84によって共締めされる
ことにより、サポート24、ノズルケース25、ポートブロ
ック28、断熱材82は互いに連結される。また、前記断熱
材82は円筒部23、27間に僅かの間隙を保持しながら配置
された円筒部85を有し、この円筒部85は前記一次、二次
チップ43、44および供給通路81を囲んでいる。この結
果、これら一次、二次チップ43、44、供給通路81内を流
れる燃料は周囲の熱から遮断され、炭化等の悪影響を受
けることはない。91はサポート24の先端部と断熱材82の
先端部との間に形成された円筒状のエア通路であり、こ
の結果、前記断熱材82はエア通路91の内側で、ノズルボ
ディ30のエア通路91で囲まれている部分を囲むことにな
る。92はこのエア通路91におけるエア入口としての、且
つ、エアに円周方向の旋回力を付与する手段としての入
口開口であり、第１、８図に示すように、円筒部23に複
数個形成されるとともに、該円筒部23に対する接線と大
略平行に延在している。この結果、旋回力を付与された
状態でエア通路91内に供給された高温のエアは、該エア
通路91内を先端に向かって螺旋状に移動し、一次、二次
燃料噴射口47、51の周囲に設けられたエア通路91の出口
開口93から燃焼室48に円周方向に旋回しながら噴出され
る。なお、上述したメータリングバルブ78は、シールロ
ッド77に設けたポート100のエッジに着座可能なボール
状の弁本体101と、シールロッド77内に摺動可能に支持
され弁本体101を受ける受け体102と、前記供給ブロック
61に当接しているカラー103と、カラー103と受け体102
との間に介装され弁本体101を受け体102を介してポート
100に向かって付勢する設定スプリング104と、から構成
されている。そして、受け体102とカラー103との周面に
は燃料通路としてのスリット105、106が設けられてい
る。

次に、この発明の一実施例の作用について説明する。

ガスタービンエンジンの作動中には、一次、二次燃料は
供給通路81、旋回通路46、50を通じて一次、二次渦巻室
45、49に供給され、これら一次、二次渦巻室45、49内に
おいて旋回するとともに、一次、二次燃料噴射口47、51
から燃焼室48に所定の噴射形態をもって噴射される。一
方、エア通路91内には入口開口92からエアが供給されて
いるが、この入口開口92が円筒部23に対する接線と大略
平行であるため、エアには円周方向の旋回力が付与さ
れ、これにより、該エアはエア通路91内を螺旋状に旋回
しながら出口開口93に向かって移動する。次に、エアは
一次、二次燃料噴射口47、51の周囲に設けられたエア通
路91の出口開口93から燃焼室48に噴出されるが、このと
き、エアには円周方向の旋回力が付与されているので、
その噴出形態は第１図に示すように、噴射直後の噴射燃
料と交差衝突することなくその周囲を囲む傘状となる。
この結果、噴出後のエアは一次、二次燃料噴射口47、51
を周囲から遮断する傘状のエアカーテンの役割を果し、
これにより、燃料室48内を浮遊移動している噴射燃料が
一次、二次燃料噴射口47、51に接近するのが阻止され
る。また、このエアはガスタービンエンジンを高能率で
作動させるために燃焼室48に高温の酸素を供給するが、
このようにエアが高温であると、供給通路81、一次、二
次チップ43、44内を流れる燃料を加熱し、その一部を炭
化させるおそれがある。しかしながら、この実施例で
は、これら供給通路81、一次、二次チップ43、44を囲む
部分のノズルボディ30に断熱材82を設けているので、前
記燃料はエアおよび燃焼室48の高温から保護される。

なお、前述の実施例においては、入口開口92を円筒部23
に対する接線と大略平行にすることにより、エアに円周
方向の旋回力を付与するようにしたが、この発明におい
ては、前記入口開口92を円筒部23に対する法線と大略平
行に延在させる一方、エア通路91内、例えばサポート24
の円筒部23の内周または断熱在82の円筒部85の外周にエ
アを案内するフィンを設け、該フィンによりエアに円周
方向の旋回力を付与するようにしてもよい。

発明の効果以上説明したように、この発明によれば、浮遊している
噴射燃料が噴射ノズルの燃料噴射口に接近するのを阻止
することができるので、長期間使用しても目詰まりが生
じることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施するための燃料噴射ノズルの一
実施例を示す断面図、第２図は一次チップの平面図、第
３図は第２図のＩ−Ｉ矢視断面図、第４図は二次チップ
の平面図、第５図は第４図のII−II矢視断面図、第６図
は供給ブロックの底面図、第７図は第６図のIII−III矢
視断面図、第８図は第１図のIV−IV矢視断面図、第９図
は従来の燃料噴射ノズルを示す断面図である。 30…ノズルボディ、47、51…燃料噴射口 48…燃焼室、91…エア通路 92…旋回力付与手段、93…出口開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射口の周囲に設けられたエア通路の
出口開口から燃焼室に噴出されるエアに円周方向の旋回
力を付与することにより、燃料噴射口から噴射された直
後の噴射燃料の周囲に傘状のエアカーテンを形成するよ
うにしたことを特徴とするガスタービンエンジンの燃料
噴射方法。