JP2009074798A - Fuel atomizing device of gas turbine engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービンエンジンの燃料噴霧装置に関する。さらに詳しくは、拡散燃焼方式および希薄燃焼方式の2系統の燃焼方式を組み合わせた複合燃焼において、より安定した燃焼をなし得るガスタービンエンジンの燃料噴霧装置に関する。 The present invention relates to a fuel spray device for a gas turbine engine. More specifically, the present invention relates to a fuel spray device for a gas turbine engine that can achieve more stable combustion in combined combustion that combines two combustion methods of a diffusion combustion method and a lean combustion method.
内燃機関の燃焼により排出される有害物質を低減することは環境保全のための急務であるが、ガスタービンエンジンにおいては、大型エンジンや航空機用エンジン等の場合に、高出力化の要請から圧力比が高くされる傾向にあり、それに伴って燃焼器入口における高温化、高圧化が進み、このことが、前記有害物質の一つであるNOx(窒素酸化物)の発生量をむしろ増加させる要因になっている。 Reducing harmful substances emitted by combustion of internal combustion engines is an urgent need for environmental conservation, but in the case of gas turbine engines, in the case of large engines, aircraft engines, etc., the pressure ratio is Along with this, the temperature and pressure at the combustor inlet have been increased, which is a factor that rather increases the amount of NOx (nitrogen oxide) that is one of the harmful substances. ing.
このため、ガスタービンエンジンにおけるNOxの発生量を低減するように、希薄燃焼方式や、RQL(Rich burn Quick quench Lean burn: 過濃燃焼急速混合希薄燃焼)方式等の燃焼方式が提案され、これらの燃焼方式によるガスタービンエンジンが一部で実用化されている。 For this reason, in order to reduce the amount of NOx generated in the gas turbine engine, a lean combustion method and a combustion method such as an RQL (Rich burn Quick quench Lean burn) method have been proposed. Some combustion-type gas turbine engines have been put into practical use.
しかるに、前記低NOx化のための希薄燃焼方式は、低負荷時における燃焼安定性に欠ける面があり、この不都合を解消するために、拡散燃焼方式と希薄燃焼方式の2系統の燃料方式を組み合わせた複合燃焼方式が提案されている(特許文献1、2、3、4、5参照)。
However, the lean combustion system for reducing NOx has a lack of combustion stability at low load, and in order to solve this inconvenience, the two fuel systems of the diffusion combustion system and the lean combustion system are combined. A combined combustion system has been proposed (see
すなわち、希薄燃焼方式においては、大量の空気を燃料噴霧装置から導入する必要があるために、燃焼領域における局所燃料濃度が燃焼器出口の燃料濃度よりも格段に薄くなり、着火性や低負荷時の燃焼性能が低下するといった問題がある。このため、燃焼安定性に優れた拡散燃焼方式と希薄燃焼方式とを組み合わせることによって、前記不都合を解消しようとする複合燃焼方式が注目されている。 That is, in the lean combustion method, since a large amount of air needs to be introduced from the fuel spray device, the local fuel concentration in the combustion region becomes much thinner than the fuel concentration at the combustor outlet, and the ignitability and low load are reduced. There is a problem that the combustion performance of the is reduced. For this reason, attention has been focused on a combined combustion method that attempts to eliminate the above disadvantages by combining a diffusion combustion method and a lean combustion method that are excellent in combustion stability.
しかしながら、前記複合燃焼方式においては、希薄燃焼のために大量に導入される空気が拡散燃焼方式による燃焼に影響を及ぼし、その影響によって拡散燃焼方式による燃焼において、十分な着火性、保炎性や、低負荷時における燃焼安定性を得られないことがあるといった問題がある。 However, in the combined combustion method, a large amount of air introduced for lean combustion affects the combustion by the diffusion combustion method, and due to the influence, in the combustion by the diffusion combustion method, sufficient ignitability, flame holding property and There is a problem that combustion stability at low load may not be obtained.
特に、航空機用ガスタービンエンジンにおいては、高空の低温、低圧の条件下での確実な着火が求められるとともに、アイドル時等の低負荷時におけるエミッションに関して各種規制がなされているため、前記希薄燃焼のために導入される空気による着火性や燃焼安定性の低下が、より大きな問題となり得る。 In particular, aircraft gas turbine engines require reliable ignition under conditions of high temperature, low temperature and low pressure, and various regulations are imposed on emissions at low loads such as when idling. Therefore, a decrease in ignitability and combustion stability due to air introduced for this can be a greater problem.
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、拡散燃焼方式および希薄燃焼方式の2系統の燃焼方式を組み合わせた複合燃焼方式が適用された燃焼器における着火性、保炎性および特に低負荷時における燃焼安定性を向上させることができるガスタービンエンジンの燃料噴霧装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and is characterized in that the ignitability, flame-holding property, and the like in a combustor to which a combined combustion method that combines two combustion methods of a diffusion combustion method and a lean combustion method is applied. In particular, an object of the present invention is to provide a fuel spray device for a gas turbine engine that can improve combustion stability at low load.
本発明のガスタービンエンジンの燃料噴霧装置は、拡散燃焼のための燃料を噴霧する第1燃料噴霧部と、該第1燃料噴霧部を囲むように設けられ、予混合燃焼のための燃料を噴霧する第2燃料噴霧部とを備えてなるガスタービンエンジンの燃料噴霧装置であって、前記第1燃料噴霧部と前記第2燃料噴霧部との間に、拡散燃焼領域の外縁を規定するエアカーテンを形成するエアカーテン形成部が設けられてなることを特徴とする。 A fuel spray device for a gas turbine engine according to the present invention is provided with a first fuel spray portion spraying fuel for diffusion combustion, and surrounding the first fuel spray portion, and sprays fuel for premixed combustion. An air curtain for defining an outer edge of a diffusion combustion region between the first fuel spray portion and the second fuel spray portion. An air curtain forming part for forming the film is provided.
本発明のガスタービンエンジンの燃料噴霧装置においては、第1燃料噴霧部が、拡散燃焼用の燃料を噴射する二重壁構造とされた円筒状本体と、該本体内に配設されたインナスワーラと、前記円筒状本体からの燃料の噴霧角度を規定する噴霧ノズルと、前記円筒状本体と前記噴霧ノズルとの間に配設されたアウタスワーラとを有してなるのが好ましい。 In the fuel spray device for a gas turbine engine of the present invention, the first fuel spray portion has a cylindrical main body having a double wall structure for injecting fuel for diffusion combustion, and an inner swirler disposed in the main body. The spray nozzle preferably defines a fuel spray angle from the cylindrical body, and an outswarr disposed between the cylindrical body and the spray nozzle.
また、本発明のガスタービンエンジンの燃料噴霧装置においては、第1燃料噴霧部が、拡散燃焼用の燃料を噴射する有底円筒状本体と、該有底円筒状本体に外嵌された末広がりのノズル状の筒状内周壁と、該筒状内周壁の外方に配設された末広がりのノズル状の筒状中間壁と、該筒状中間壁の外方に配設された末広がりのノズル状の噴霧ノズルと、前記筒状内周壁と前記筒状中間壁との間に配設されたインナスワーラと、前記筒状中間壁と前記噴霧ノズルとの間に配設されたアウタスワーラとを有してなるのが好ましい。その場合、インナスワーラの影響力がアウタスワーラの影響力より少なくされてなるのがさらに好ましい。 In the fuel spray device for a gas turbine engine according to the present invention, the first fuel spray portion includes a bottomed cylindrical main body that injects fuel for diffusion combustion, and a divergent spread that is externally fitted to the bottomed cylindrical main body. Nozzle-shaped cylindrical inner peripheral wall, divergent nozzle-shaped cylindrical intermediate wall disposed outside the cylindrical inner peripheral wall, and divergent nozzle-shaped nozzle disposed outside the cylindrical intermediate wall A spray nozzle, an inner swirler disposed between the cylindrical inner peripheral wall and the cylindrical intermediate wall, and an outer swirler disposed between the cylindrical intermediate wall and the spray nozzle. Preferably it is. In that case, it is more preferable that the influence of the inner swirler is made smaller than the influence of the outer swirler.
さらに、本発明のガスタービンエンジンの燃料噴霧装置においては、エアカーテン形成部の空気噴射口が、噴霧ノズルの外縁に設けられてなるのが好ましい。 Furthermore, in the fuel spray device for a gas turbine engine of the present invention, it is preferable that the air injection port of the air curtain forming portion is provided on the outer edge of the spray nozzle.
さらに、本発明のガスタービンエンジンの燃料噴霧装置においては、第2燃料噴霧部が、予混合予備室と予混合室とを有してなるのが好ましい。 Furthermore, in the fuel spray device for a gas turbine engine according to the present invention, it is preferable that the second fuel spray portion has a premixing preliminary chamber and a premixing chamber.
さらに、本発明のガスタービンエンジンの燃料噴霧装置においては、燃料噴霧部が、燃料噴射部を含む内側ブロックと、燃料噴射部を含まない外側ブロックとからなり、前記内側ブロックと前記外側ブロックとが分離可能とされていてもよく、あるいは前記内側ブロックと前記外側ブロックとが一体化されていてもよい。 Further, in the fuel spray device for a gas turbine engine according to the present invention, the fuel spray portion includes an inner block including the fuel injection portion and an outer block not including the fuel injection portion, and the inner block and the outer block are included. It may be separable, or the inner block and the outer block may be integrated.
しかして、この燃料噴霧装置は燃焼器に備えられる。 Thus, this fuel spray device is provided in the combustor.
本発明のガスタービンエンジンの燃料噴霧装置は、前記の如く構成されているので、拡散燃焼方式および希薄燃焼方式の2系統の燃焼方式を組み合わせた複合燃焼方式が適用された燃焼器における着火性、保炎性および特に低負荷時における燃焼安定性を向上させることができるという優れた効果が得られる。 Since the fuel spray device for a gas turbine engine of the present invention is configured as described above, the ignitability in a combustor to which a combined combustion method in which two combustion methods of a diffusion combustion method and a lean combustion method are combined is applied, An excellent effect is obtained that the flame holding ability and particularly the combustion stability at a low load can be improved.
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。 Hereinafter, although the present invention is explained based on an embodiment, referring to an accompanying drawing, the present invention is not limited only to this embodiment.
実施形態1
図1に、本発明の実施形態1に係るガスタービンエンジンの燃料噴霧装置を一部断面図により示す。図2に、その要部拡大図を示す。図3に、同燃料噴霧装置による噴霧パターンを模式的に示す。
Embodiment 1
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a fuel spray device for a gas turbine engine according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 2, the principal part enlarged view is shown. FIG. 3 schematically shows a spray pattern by the fuel spray device.
燃料噴霧装置Uは、全体は図示しないガスタービンエンジンの燃焼器に設けられるものであり、図1に示すように、拡散燃焼のための第1燃料供給系統F1からの燃料を拡散燃焼領域A1(図3参照)に向かって噴霧する第1燃料噴霧部10と、第1燃料噴霧部10を囲むようにその径方向外方に設けられ、希薄燃焼のための第2燃料供給系統F2からの燃料を予混合しながら予混合燃焼領域A2(図3参照)に噴霧する第2燃料噴霧部20と、拡散燃焼領域A1の外縁を規定するエアカーテンを形成するエアカーテン形成部30とを備えてなるものとされる。
The fuel spraying device U is generally provided in a combustor of a gas turbine engine (not shown), and as shown in FIG. 1, the fuel from the first fuel supply system F1 for diffusion combustion is supplied to the diffusion combustion region A1 ( The fuel from the second fuel supply system F2 for lean combustion is provided outside the radial direction so as to surround the first
ここで、燃料噴霧装置Uは、概ね軸対象の構造を有しているので、図の符号は原則としてその上半分のみに付すものとしている。 Here, since the fuel spraying device U has a generally axial structure, the reference numerals in the figure are attached only to the upper half in principle.
以下、第1燃料噴霧部10を説明する。
Hereinafter, the 1st
第1燃料噴霧部10は、図2に示すように、内側円筒状体11と外側円筒状体12とからなる、中心部に位置し拡散燃焼用燃料を供給する筒状二重壁の本体13と、本体13の外方で同心円状に配置されたベンチュリーノズル状噴霧ノズル14と、内側円筒状体11内に環状に配設されたインナスワーラ15と、外側円筒状体12と噴霧ノズル14との間に配設されたアウタスワーラ16とを備え、第1燃料供給系統F1からの燃料を本体13下流側端内面に設けられた噴射口13aまで送るための燃料送給路13bが、内側円筒状体11と外側円筒状体12との間隙に形成されてなるものとされる。そして、第1燃料噴霧部10は、燃料送給路13bにより送給された燃料を噴射口13aから噴射し、噴射された燃料をインナスワーラ15からの空気で微粒化(一次微粒化)し、一次微粒化された燃料を噴霧ノズル14内でアウタスワーラ16からの旋回気流によりさらに微粒化(二次微粒化)して霧状に燃焼室内に噴霧する。
As shown in FIG. 2, the first
ここで、本体13は、後掲の第2燃料噴霧部20の本体24とともに、第1燃料供給系統F1の燃料配管T(図1参照)と接続された基部40(図4参照)により、支持されている。
Here, the
噴霧ノズル14は、噴射口13aから噴射された燃料が、所定の広がり角を有するよう形状および取付位置が調整されている。つまり、円筒部14aが外側円筒状体12下流側外方に位置させられ、最小内径部(絞り部)14bが噴射口13aの下流側所定位置となるようにされ、末広がりの拡径部14cの角度が所定角度とされている。
The shape and attachment position of the
アウタスワーラ16は、噴霧ノズル14の円筒部14aと外側円筒状体12との間に配設されている。
The
しかして、噴射口13aから噴射される燃料は、図2に示すように、外側円筒状体12の下流部12aが先細円錐台状とされていることにより、本体13の中心軸に向けて斜めに膜状に噴射される。そして、この膜状に噴射された燃料は、インナスワーラ15からの空気により微粒化されて噴出口13cから噴射され、さらにアウタスワーラ16からの旋回気流により噴霧ノズル14内でさらに微粒化され霧状にされて燃焼室内に噴霧される。
As shown in FIG. 2, the fuel injected from the
次に、第2燃料噴霧部20を説明する。
Next, the second
第2燃料噴霧部20は、図2に示すように、内側円筒状体21と外側円筒状体22とからなり、噴霧ノズル14の外方にて基部40の蓋状部23により上流側端部開口が閉塞されかつ基部40により支持された、予混合燃焼用燃料を供給する筒状二重壁の本体24と、本体24外方で同心円状に配置された筒状中間壁25と、筒状中間壁25外方で同心円状に配置された筒状外周壁26と、筒状中間壁25と筒状外周壁26との間を仕切る円筒状仕切壁27と、筒状中間壁25と円筒状仕切壁27との間の予混合予備室41に配設されたインナスワーラ28と、円筒状仕切壁27と筒状外周壁26との間に配設されたアウタスワーラ29とを備え、第2燃料供給系統F2からの燃料を外側円筒状体22下流側外周に所定間隔を設けて穿設された噴射口22aまで送るための燃料送給路24aが、内側円筒状体21と外側円筒状体22との間隙に形成され、筒状中間壁25と筒状外周壁26とにより予混合室42が画成され、燃料送給路24aにより送給された燃料を噴射口22aから予混合予備室41に噴射し、噴射された燃料をインナスワーラからの空気で微粒化(一次微粒化)し、微粒化された燃料を予混合室42内でアウタスワーラ29からの旋回気流によりさらに微粒化(二次微粒化)しながら予混合して燃焼室内に噴霧するものとされる。
As shown in FIG. 2, the second
ここで、内側円筒状体21の内径は、図2に示すように、噴霧ノズル14の円筒部14aの外径より大きくされ、内側円筒状体21と噴霧ノズル14の円筒部14aとの間にエアカーテン形成部30の空気導入路31が形成されるようにされている。
Here, the inner diameter of the inner
筒状中間壁25は、図2に示すように、外側円筒状体22のほぼ半分(下流側部分)を覆うようにされるとともに、その下流側端は噴霧ノズル14の下流側端に一致させられている。また、筒状中間壁25の噴射口22aに対応する位置には噴射された燃料を予混合予備室41に導入するために導入口25aが設けられている。
As shown in FIG. 2, the cylindrical
ここで、筒状中間壁25と外側円筒状体22とは例えば所定本数のピンBにより相互に留められるものとされており、ピンBを取り外すことによって、筒状中間壁25と外側円筒状体22との嵌め合いを解除することが可能とされる。
Here, the cylindrical
また、筒状中間壁25と円筒状仕切壁27とは、インナスワーラ28を介し連結され、円筒状仕切壁27および筒状外周壁26とはアウタスワーラ29を介して連結されるとともに、筒状中間壁25はさらに蓋部材33を介して噴霧ノズル14と連結されており、これら連結された各部材は、1つのブロック(以下、外側ブロックという)OPを形成している。この外側ブロックOPは、前記筒状中間壁25と外側円筒状体22との嵌め合いを解除することによって、後掲の内側ブロックIPとの分離が可能とされている。
The cylindrical
円筒状仕切壁27は、上流側端を筒状中間壁25の上流側端に一致させられるとともに、下流側端が導入口25aの所定距離下流側に位置するようその長さが調整されている。
The
筒状外周壁26は、上流側端が円筒状仕切壁27の上流側端から所定距離下流側に位置させられて段状とされ、下流側端は筒状中間壁25の下流側端に一致させられている。また、筒状外周壁26の下流側部には燃料噴霧装置Uを燃焼器に取り付けるための取付部26aが鍔状に形成されている。
The cylindrical outer
インナスワーラ28は筒状中間壁25と円筒状仕切壁27との間の上流側部に設けられる。
The inner swirler 28 is provided on the upstream side portion between the cylindrical
アウタスワーラ29は円筒状仕切壁27と筒状外周壁26との間の上流側部に設けられる。
The
しかして、噴射口22aにより噴射され導入口25aより予混合予備室41に導入された燃料は、インナスワーラ28からの気流により微粒化(一次微粒化)された後、アウタスワーラ29からの旋回気流によりさらに微粒化(二次微粒化)されて予混合室42で予混合され、燃焼室内に噴霧される。
Thus, the fuel injected from the
次に、エアカーテン形成部30について説明する。
Next, the air
エアカーテン形成部30は、図2に示すように、噴霧ノズル14と筒状中間壁25とにより画成される貯留室32と、噴霧ノズル14と筒状中間壁25との下流側端部を塞ぐリング状の蓋部材33とを備えてなるものとされる。
As shown in FIG. 2, the air
ここで、蓋部材33には、図2に示すように、上流側外周部内面から下流側内周部外面(燃焼室に面する面)に連通する空気流路34が形成されている。つまり、上流側外周部内面に空気導入口33a、および下流側内周部外面に空気噴射口33bを有する空気流路34が形成されている。そして、この空気流路34により蓋部材33が空冷されるとともに、燃焼室内にエアカーテン形成用空気が供給される。
Here, as shown in FIG. 2, an
しかして、噴霧ノズル14と内側円筒状体21との間に形成された空気導入路31から貯留室32に導入された空気は、蓋部材33を冷却しながら空気噴射口33bから燃焼室内に噴射されてエアカーテンを形成する。このエアカーテンにより、噴霧ノズル14から燃焼室内の拡散燃焼流域A1に噴霧された燃料は、パターンPのようになってその広がりが規制され、それがため燃料は予混合領域A2の空気と混合することはない(図3参照)。また、噴霧された燃料は、エアカーテンを形成している空気によりさらに微粒化(三次微粒化)される。したがって、安定した拡散燃焼が達成される。この安定した拡散燃焼の達成は、エアカーテン形成用空気の空気噴射口33bが、予混合室42の内側端より所定距離Lだけ内側とされていることにより、より確実なものとされる。
Thus, the air introduced into the
次に、基部40を説明する。図4に、燃料噴霧装置Uの一部の背面図を示す。
Next, the
基部40は、図4に示すように、第1燃料噴霧部10の本体13を支持するための小径のリング状部材である内側支持部40aと、第2燃料噴霧部20の本体24の上流側端部開口を閉塞するとともに本体24を支持するための大径のリング状部材である前記蓋状部23とを有する。内側支持部40aの中央にはインナスワーラ用通風孔40bが設けられるとともに、内側支持部40aと蓋状部23との間には、連結部40c、40cにより2分されたアウタスワーラ用通風孔40d、40dが設けられている。
As shown in FIG. 4, the
このように、基部40は、第1燃料噴霧部10の本体13および第2燃料噴霧部20の本体24と連結されて、1つの連結体(以下、内側ブロックという)IPを形成しており、前掲の通り、筒状中間壁25と外側円筒状体22との嵌め合いを解除することにより、前記内側ブロックIPと燃料噴射部を含まない外側ブロックOPとの分離が可能とされる。
Thus, the
図5に、外側ブロックOPと分離された内側ブロックIPを示す。図6に、その正面図を示す。 FIG. 5 shows the inner block IP separated from the outer block OP. FIG. 6 shows a front view thereof.
この構成によって、不図示の燃焼器ケーシングから内側ブロックIPのみを取り外してメンテナンス等を行うことが可能となる。また、引き抜きのために燃焼器ケーシングに設ける空間が、内側ブロックIPのみの分だけでよくなり、その結果、燃焼器ケーシングの軽量化が可能となる。 With this configuration, it is possible to perform maintenance or the like by removing only the inner block IP from a combustor casing (not shown). In addition, the space provided in the combustor casing for extraction is only required for the inner block IP, and as a result, the weight of the combustor casing can be reduced.
このように、この実施形態1によれば、拡散燃焼方式および希薄燃焼方式の2系統の燃焼方式を組み合わせた、いわゆる複合燃焼方式が適用された燃焼器における、着火性、保炎性および低負荷時の燃焼安定性が向上させることがでる。また、燃焼器の小型・軽量化も達成される。 As described above, according to the first embodiment, in the combustor to which the so-called combined combustion method in which the two combustion methods of the diffusion combustion method and the lean combustion method are combined, the ignitability, the flame holding property, and the low load are applied. The combustion stability at the time can be improved. In addition, the combustor can be reduced in size and weight.
実施形態2
図7に本発明の実施形態2の燃料噴霧装置U1を示す。実施形態2は、実施形態1を改変してなるものであり、拡散燃焼のための第1燃料噴霧部10を改変したものである。第1燃料噴霧部10A以外の構成は、実施形態1と同一であるため、その符号を流用し、詳細説明は省略する。
Embodiment 2
FIG. 7 shows a fuel spray device U1 according to Embodiment 2 of the present invention. The second embodiment is obtained by modifying the first embodiment, and is a modification of the first
以下、第1燃料噴霧部10Aについて説明する。
Hereinafter, the first
第1燃料噴霧部10Aは、図7に示すように、拡散燃焼用の燃料を供給する有底筒状の本体51と、本体51に外嵌された筒状内周壁52と、筒状内周壁52外方で同心円状に配置された筒状中間壁53と、筒状中間壁53外方で同心円状に配置されたベンチュリーノズル状噴霧ノズル54と、筒状内周壁52と筒状中間壁53との間に配設されたインナスワーラ55と、筒状中間壁53と噴霧ノズル54との間に配設されたアウタスワーラ56とを備え、本体51下流側端部には、第1燃料供給系統F1からの本体51内部に供給された燃料を噴射する噴射口51aが形成されてなるものとされる。そして、第1燃料噴霧部10Aは、本体51内部に送給された燃料を噴射口51aから噴射し、噴射された燃料をインナスワーラ55からの空気で微粒化(一次微粒化)し、一次微粒化された燃料を噴霧ノズル54内でアウタスワーラ56からの旋回気流によりさらに微粒化(二次微粒化)して霧状に燃焼室内に噴霧する。
As shown in FIG. 7, the first
ここで、本体51は第2燃料噴霧部20の本体24とともに基部40により支持されており、第1燃料噴霧部10Aの本体51、第2燃料噴霧部20の本体24および基部40が内側ブロックIPを形成している。また、筒状内周壁52、筒状中間壁53およびベンチュリーノズル状噴霧ノズル54は、筒状外周壁26とともに筒状中間壁25に連結されて、外側ブロックOPを形成している。
Here, the
このように、実施形態2においても、筒状中間壁25と外側円筒状体22との嵌め合いを解除することにより、内側ブロックIPと外側ブロックOPとの分離が可能であり、実施形態1と同様の作用効果が得られる。
As described above, also in the second embodiment, the inner block IP and the outer block OP can be separated by releasing the fitting between the cylindrical
また、筒状内周壁52および筒状中間壁53は流路の急激な縮小が生じないようにするため、噴霧ノズル54の絞り部54aに対応させた絞り部52a,63aを有する末広がりノズル状に形成されている。そして、筒状内周壁52の噴射口51aに対応した箇所には筒状内周壁52と筒状中間壁53とにより画成される空間に燃料を導入する導入口52bが設けられている。
Further, the cylindrical inner
筒状中間壁53の上流側端は、図7に示すように、筒状内周壁52の上流側端に一致させられるとともに、下流側端は筒状内周壁52の下流側端より所定距離下流側で噴霧ノズル54内に位置するようその長さが調整されている。
As shown in FIG. 7, the upstream end of the cylindrical
噴霧ノズル54の上流側端は、図7に示すように、筒状中間壁53の上流側端より所定距離下流側に位置させられて段状とされている。
As shown in FIG. 7, the upstream end of the
インナスワーラ55は筒状内周壁52と筒状中間壁53との間の上流側部に設けられる。
The
アウタスワーラ56は筒状中間壁53と噴霧ノズル54の円筒部54bとの間の上流側部に設けられる。
The
しかして、噴射口51aにより噴射され導入口52aより筒状内周壁52と筒状中間壁53とにより画成される空間(一次微粒化空間)57に導入された燃料は、インナスワーラ55からの気流により微粒化(一次微粒化)された後、アウタスワーラ56からの旋回気流によりさらに微粒化(二次微粒化)され、燃焼室内に噴霧される。
Thus, the fuel injected from the
以下、実施形態1と同様である。 Hereinafter, it is the same as that of Embodiment 1.
このように、実施形態2によれば、第1燃料噴霧部10Aの構成の簡素化を図りながら、拡散燃焼方式および希薄燃焼方式の2系統の燃焼方式を組み合わせた、いわゆる複合燃焼方式が適用された燃焼器における、着火性、保炎性および低負荷時の燃焼安定性を向上できる。
As described above, according to the second embodiment, a so-called combined combustion method in which two combustion methods of a diffusion combustion method and a lean combustion method are combined while simplifying the configuration of the first
実施形態3
図8に本発明の実施形態3の燃料噴霧装置U2を示す。実施形態3は、実施形態2を改変してなるものであり、拡散燃焼のための第1燃料噴霧部10Aを改変したものである。すなわち、第1燃料噴霧部10Bにおいては、筒状内周壁52および筒状中間壁53の上流側端を噴霧ノズル54の上流端に一致させ、インナスワーラ55を小さくしてその影響力、つまり旋回力を少なくしてなるものである。
FIG. 8 shows a fuel spray device U2 according to
なお、その余の構成および作用・効果の実施形態2と同様であるので、その詳細な説明は省略する。 In addition, since it is the same as that of Embodiment 2 of the other structure and an effect | action and effect, the detailed description is abbreviate | omitted.
このように、実施形態3においては、インナスワーラ55の影響力を少なくしているので、噴霧ノズル54による噴霧燃料の角度規制がより確実になされ、その結果より安定した拡散燃焼が達成される。
Thus, in the third embodiment, since the influence of the
実施形態4
図9に本発明の実施形態4の燃料噴霧装置U3を示す。実施形態4は、実施形態3を改変してなるものであり、第2燃料噴霧部20およびエアカーテン形成部30を改変したものである。
Embodiment 4
FIG. 9 shows a fuel spray device U3 according to Embodiment 4 of the present invention. The fourth embodiment is a modification of the third embodiment, in which the second
すなわち、第2燃料噴霧部20においては、筒状中間壁25Aの径を一定とし、予混合室42Aを幅一定に形成している。これにより、各部材の形状が単純になり、その製造が容易となる。
That is, in the second
エアカーテン形成部30Aにおいては、前記筒状中間壁25Aの径を一定としたのに伴って、予混合室42Aの内側端とエアカーテン形成用空気の空気噴射口33Abとの間の距離L1を実施形態3における距離Lよりも短くするとともに、貯留室32Aを小さくしている。したがって、エアカーテン形成部30の径方向の幅が小さくなり、燃料噴霧装置U3を小型化することが容易となる。
In the air
反面、距離L1を小さくすることによって、希薄燃焼のために導入される空気が拡散燃焼に影響を及ぼしやすくなる。しかしながら、ガスタービンの要求仕様により距離L1を小さくしてもエアカーテン形成部30によるエアカーテンのみにより充分に前記影響を抑え得る場合には、本実施形態4のように第2燃料噴霧部20およびエアカーテン形成部30を構成するのが、製造の容易化および装置の小型化の点では望ましい。
On the other hand, by reducing the distance L1, the air introduced for lean combustion tends to affect diffusion combustion. However, if the influence can be sufficiently suppressed only by the air curtain formed by the air
なお、その余の構成および作用・効果は実施形態3と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In addition, since the other structure and the effect | action and effect are the same as that of
このように、実施形態4においては、予混合室42Aの内側端とエアカーテン形成用空気の空気噴射口33Abとの間の距離L1を小さくしているので、燃料噴霧装置の小型化が容易となるとともに、筒状中間壁25Aの形状も単純になるので、その設計および製造が容易となる。
As described above, in the fourth embodiment, the distance L1 between the inner end of the
実施形態5
図10に本発明の実施形態5の燃料噴霧装置U4を示す。実施形態5は、実施形態1を改変してなるものであり、第2燃料噴霧部20およびエアカーテン形成部30を改変してなるとともに、外側ブロックOPおよび内側ブロックIPを一体化してなるものである。
Embodiment 5
FIG. 10 shows a fuel spray device U4 according to Embodiment 5 of the present invention. The fifth embodiment is obtained by modifying the first embodiment. The second
すなわち、第2燃料噴霧部20Bにおいては、燃料送給路24Baを、一体的に形成された内側円筒状体21Bと筒状中間壁25Bとにより画成し、実施形態1における外側円筒状体22は省略している。このため、燃料送給路24Baにより送給される燃料は、噴射口22aから直接的に予混合予備室41Bに導入される。また、実施形態4と同様に、筒状中間壁25Bの径を一定としている。
That is, in the second
ここで、外側ブロックOPおよび内側ブロックIPが一体化されているところから、筒状外周壁26Bには鍔状の取付部は設けられていない。
Here, since the outer block OP and the inner block IP are integrated, the cylindrical outer
また、エアカーテン形成部30Bにおいては、筒状中間壁25Bの径を一定としたのに伴って、予混合室42Bの内側端とエアカーテン形成用空気の空気噴射口33Bbとの間の距離L2を実施形態1における距離Lよりも短くしている。この距離L2を実施形態1における距離Lよりも短くしたことによる得失は、実施形態4と同様である。
Further, in the air
なお、その余の構成および作用・効果は実施形態1と同様であるので、その詳細な説明は省略する。 In addition, since the other structure and the effect | action and effect are the same as that of Embodiment 1, the detailed description is abbreviate | omitted.
このように、実施形態5においては、外側円筒状体22を省略し、燃料送給路24Baを画成する内側円筒状体21Bと筒状中間壁25Bとを一体的に形成したので、前記実施形態1〜4とは異なり、外側ブロックOPと内側ブロックIPとを分離することはできない。しかしながら、これにより部品点数が削減されるために、燃料噴霧装置の製造が容易となるとともに、コスト低減が図られる。
Thus, in the fifth embodiment, the outer
実施形態6
図11に本発明の実施形態6の燃料噴霧装置U5を示す。実施形態6は、実施形態3を改変してなるものであり、第2燃料噴霧部20およびエアカーテン形成部30を実施形態5におけると同様に改変してなるものである。
Embodiment 6
FIG. 11 shows a fuel spray device U5 according to Embodiment 6 of the present invention. The sixth embodiment is obtained by modifying the third embodiment, and is obtained by modifying the second
すなわち、第2燃料噴霧部20Bにおいては、燃料送給路24Baを、一体的に形成された内側円筒状体21Bと筒状中間壁25Bとにより画成し、実施形態3における外側円筒状体22は省略している。また、実施形態4と同様に、筒状中間壁25Bの径を一定としている。
That is, in the second
ここで、外側ブロックOPおよび内側ブロックIPが一体化されているところから、筒状外周壁26Bには鍔状の取付部は設けられていない。
Here, since the outer block OP and the inner block IP are integrated, the cylindrical outer
また、エアカーテン形成部30Bにおいては、筒状中間壁25Bの径を一定としたのに伴って、予混合室42Bの内側端とエアカーテン形成用空気の空気噴射口33Bbとの間の距離L2を実施形態3における距離Lよりも短くしている。この距離L2を実施形態1における距離Lよりも短くしたことによる得失は、実施形態4と同様である。
Further, in the air
なお、その余の構成および作用・効果の実施形態3と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In addition, since it is the same as that of
このように、実施形態6においては、実施形態5と同様に、外側円筒状体22を省略し、燃料送給路24Baを画成する内側円筒状体21Bと筒状中間壁25Bとを一体的に形成したので、前記実施形態1〜4とは異なり、外側ブロックOPと内側ブロックIPとを分離することはできない。しかしながら、これにより部品点数が削減されるために、燃料噴霧装置の製造が容易となる。
As described above, in the sixth embodiment, as in the fifth embodiment, the outer
実施形態7
図12に本発明の実施形態7の燃料噴霧装置U6を示す。実施形態7は、実施形態3を改変するとともに、外側ブロックOPおよび内側ブロックIPを一体化してなるものである。
Embodiment 7
FIG. 12 shows a fuel spraying device U6 according to Embodiment 7 of the present invention. In the seventh embodiment, the third embodiment is modified and the outer block OP and the inner block IP are integrated.
すなわち、第1燃料噴霧部10Cにおいては、筒状内周壁52C、筒状中間壁53Cおよび噴射ノズル54Cを末広がりではなく径一定としている。
That is, in the first fuel spray section 10C, the cylindrical inner
第2燃料噴霧部20Bにおいては、実施形態5および実施形態6におけると同様に、燃料送給路24Baを、一体的に形成された内側円筒状体21Bと筒状中間壁25Bとにより画成し、実施形態3の外側円筒状体22は省略している。また、実施形態4と同様に、筒状中間壁25Bの径を一定としている。
In the second
ここで、外側ブロックOPおよび内側ブロックIPが一体化されているところから、筒状外周壁26Bには鍔状の取付部は設けられていない。
Here, since the outer block OP and the inner block IP are integrated, the cylindrical outer
また、エアカーテン形成部30Cにおいては、噴射ノズル54Cおよび筒状中間壁25Bの径を一定としたのに伴って、貯留室32Cの周方向断面形状を単純な矩形としている。また、予混合室42Bの内側端とエアカーテン形成用空気の空気噴射口33Cbとの間の距離L3を実施形態3における距離Lよりも短くしている。この距離L3を実施形態1における距離Lよりも短くしたことによる得失は、実施形態4と同様である。
In the air curtain forming portion 30C, the circumferential cross-sectional shape of the
なお、その余の構成および作用・効果の実施形態3と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In addition, since it is the same as that of
このように、実施形態7においては、筒状内周壁52C、筒状中間壁53Cおよび噴射ノズル54Cを末広がりではなく径一定とし、かつ内側円筒状体21Bと筒状中間壁25Bとを一体的に形成しているので、各部の形状が単純になり、製造が容易となると共に、部品点数を削減することができる。
As described above, in the seventh embodiment, the cylindrical inner
本発明は、拡散燃焼方式および希薄燃焼方式の2系統の燃焼方式を組み合わせた複合燃焼方式が適用された燃焼器に適用できる。 The present invention can be applied to a combustor to which a combined combustion method in which two combustion methods of a diffusion combustion method and a lean combustion method are combined is applied.
10 第1燃料噴霧部
13 本体
13a 噴射口
14 噴霧ノズル
15 インナスワーラ
16 アウタスワーラ
20 第2燃料噴霧部
24 本体
28 インナスワーラ
29 アウタスワーラ
30 エアカーテン形成部
31 空気導入路
32 貯留室
33 蓋部材
34 空気流路
41 予混合予備室
42 予混室
U 燃料噴霧装置
A1 拡散燃焼領域
A2 予混合燃焼領域
P 噴霧パターン
F1 第1燃料供給系統
F2 第2燃料供給系統
IP 内側ブロック
OP 外側ブロック
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第1燃料噴霧部と前記第2燃料噴霧部との間に、拡散燃焼領域の外縁を規定するエアカーテンを形成するエアカーテン形成部が設けられてなることを特徴とするガスタービンエンジンの燃料噴霧装置。 A gas comprising a first fuel spraying part for spraying fuel for diffusion combustion and a second fuel spraying part provided to surround the first fuel spraying part and spraying fuel for premixed combustion A fuel spray device for a turbine engine,
A fuel for a gas turbine engine, wherein an air curtain forming part for forming an air curtain for defining an outer edge of a diffusion combustion region is provided between the first fuel spray part and the second fuel spray part. Spraying equipment.
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