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JP3527280B2 - 燃焼室 - Google Patents

燃焼室

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Publication number
JP3527280B2
JP3527280B2 JP07112494A JP7112494A JP3527280B2 JP 3527280 B2 JP3527280 B2 JP 3527280B2 JP 07112494 A JP07112494 A JP 07112494A JP 7112494 A JP7112494 A JP 7112494A JP 3527280 B2 JP3527280 B2 JP 3527280B2
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JP
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wall
combustion chamber
vortex
flow
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アルタウス ロルフ
ベーク アレクサンダー
チョウ ヨー−ピン
エログル アドナン
シュルテ−ヴェルニング ブルクハルト
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Publication date
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    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
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    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
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    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
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    • F23R3/18—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants
    • F23R3/20—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants incorporating fuel injection means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はその内方に二次流とし
て、ガス状又は液状の燃料が通路内を流れるガス状の一
次流内に吹き込まれている燃焼室であって、二次流が一
次流よりも著しく小さな質量流れを有している形式のも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室の一次流内には、例えば燃焼空気
内へ冷却空気を導入することによって発生する低温流れ
が存在している。このような流れが、燃焼室内に不完全
燃焼を発生させる原因になっている。従って燃焼空気、
冷却空気及び燃料を完全に混合するという手段を採る必
要がある。
【０００３】最も広い意味における渦流発生器としてデ
ルタ翼が知られており、該デルタ翼は通路化された流れ
に当て付けられている。流れがこの種の翼の先端部から
流れてくると、一方では翼の下流側に死水領域が発生
し、他方では当て付けられた面によって流れが少なから
ざる圧力降下を惹き起す。このようなデルタ翼を１つの
通路内に配置するためには、支柱、リブ又はそれに類似
するものといった、流れに悪影響を与える補助手段が必
要である。更に、例えば高温ガス流内におけるそのよう
な部材の冷却の問題が生じている。
【０００４】この種のデルタ翼は、２つ又はそれより多
い流れの混合部材としては使用することができない。二
次流と、一つの通路内に既に存在している一次流との混
合は、一般に二次流を通路内へ半径方向で吹き込むこと
によって行われる。二次流の衝撃は極めて小さいもので
はあるが、ほぼ完全な混合は通路高さの約１００倍の距
離の後に初めて実現される。冒頭に述べた形式の燃焼室
は、ヨーロッパ特許公開第０５２１７８８号明細書によ
り公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、冒頭で述べた形式の燃焼室を改良して、循環領域が
発生しないで貫流する通路内に長手方向の渦流を発生す
ることができるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の構成によれば、渦流発生器が３つの自由な流れ面を
有し、該流れ面は流れ方向に延び、かつそれらの内の１
つの流れ面が天井面を、その他の２つの流れ面が側面を
夫々形成しており、前記各側壁の下方エッジが平面を成
す同一の通路壁の上に位置し、相互に矢印角度を形成し
ている。
【０００７】
【発明の効果】三次元の渦流発生器であるこの新しい混
合器によって、燃焼室内に圧力損失の小さな極端に短い
混合通路を実現することができる。完全な渦流回転の後
に既に両流れの粗混合が行われる一方で、細かな混合
が、乱流流れ及び分子拡散プロセスによって通路高さの
僅か数倍の長さに相当する長さの後で実現される。
【０００８】渦流発生器はさらに次のような特徴を有し
ている。つまり、 天井面が貫流する通路に対し横方向に
延びるエッジによって、側壁と同じ同一の通路壁に当接
しており、天井面の長手方向に向いたエッジが、側壁
の、流れ通路内に突入して長手方向に向いているエッジ
に合致し、かつ通路壁に対し迎角θを成して延びてい
る。
【０００９】このような部材の利点は、特に夫々の観点
におけるその単純さにある。つまり製作技術上からは、
３つの流れ壁から成る部材に全く問題がない。天井面は
両側面に種々の形式で組み付けることができる。平らな
又は湾曲した通路壁への部材の固定も、溶接可能な材料
の場合には簡単な溶接シームによって行われる。流れ技
術的な観点からはこの部材は、周囲の流れに対して極め
て小さな抵抗を有して、死水領域なしの渦流を発生させ
ることができる。更にこの部材は、その一般に中空の内
室によって種々の形式で、かつ多様な媒体を用いて冷却
可能である。
【００１０】両側面の接続エッジの高さｈの通路高さＨ
に対する比は、生成された渦流対が渦流発生器の直ぐ下
流側で全通路高さを、又は渦流発生器に配設された通路
部分の全高さを、充たし得るように選択されている。
【００１１】貫流する通路の幅に亘り多数の渦流発生器
を中間室なしに相互に並列状に配置することによって、
渦流発生器の直後で既に、全通路横断面が渦流によって
全面負荷されるようになる。
【００１２】また渦流発生器の、矢印角度を閉成してい
る両側面が、対称軸線を中心に対称的に配置されている
と有利である。これによってスピンの等しい渦流が発生
する。
【００１３】矢印角度αを閉成している両側面が、少く
ともほぼシャープな接続エッジを互いに形成していて、
該接続エッジが天井面の長手方向エッジと協働して先端
部を形成している場合には、貫流横断面が流れ阻害部に
よって悪影響を受けるようなことはない。
【００１４】シャープな接続エッジが渦流発生器の出口
側エッジであって、各通路壁に対し垂直に延びており、
かつ通路壁の下方エッジと側面とが同一平面を成してい
る場合には、これによって後流領域が全く発生しないと
いう利点を有している。更に垂直な接続エッジは、同じ
様に垂直に通路壁上に起立する側面を案内しており、こ
れによって渦流発生器は、可能性のある最も簡単でかつ
製作技術的に最も好都合な形状を形成することができ
る。
【００１５】対称軸線が通路軸線に対し平行に延びてい
て、両側面の接続エッジが渦流発生器の下流側エッジを
形成している場合には、天井面の、貫流通路に対し横方
向に延びるエッジが最初に負荷されるエッジであり、一
方では渦流発生器には、２つの同一の反対方向の渦流が
発生する。そしてスピンのない流れ像が形成されて、両
渦流の回転が接続エッジの領域で上昇するようになる。
【００１６】また天井面の迎角及び又は側面の矢印角度
が、渦流発生器の領域で流れによって発生する渦流を破
裂させることができるように選択されている場合は、所
定の使用に対して有利である。両角度を種々に変化せし
めることによって、貫流する通路の横断面形状に関係な
く、簡単な空気力学的安定化手段を獲得することができ
る。この通路は、広幅で低くても、また狭くても高くて
も宜く、かつ平ら又は湾曲した通路壁を備えていても宜
い。
【００１７】本発明の更なる利点、特に渦流発生器の配
置及び二次流れの導入に関する利点についてはその他の
請求項に述べられている。
【００１８】
【実施例】本発明の複数の実施例の概略を図面に図示
し、次にこれを詳細に説明する。その際作業媒体の流れ
方向は矢印で表わされている。また種々の図面において
同一部材には夫々同一の符号が付けられている。また図
面には、ケーシング、固定装置、管路貫通案内部又はそ
れに類似するもののような、本発明の主要部材が省かれ
ている。
【００１９】本来の燃焼室の説明に入る前に先づ、本発
明の作用形式に関して重要である渦流発生器の説明を行
うことにする。
【００２０】図１、図５及び図６には、大きな矢印で表
わされた一次流の貫流している本来の通路は図示されて
いない。これらの図面によれば１つの渦流発生器は、主
として自由に流れる３つの３角形の面から成っている。
これらの面の１つの面が天井面１０であり、他の２つが
側面１１及び１３である。その長手方向においてこれら
の面は、流れ方向に所定の角度を成して延びている。
【００２１】図示の実施例にあってはこの両側面１１及
び１３が通路壁２１に垂直に起立しており、その際これ
らは何物にも束縛されていないことが判るであろう。直
角三角形から成る側壁は、その長手側がこの通路壁２１
上に固定されていて有利には気密に構成されている。側
壁は、その狭い側で矢印角度αを閉成し乍ら突合せ部を
有するように配位されている。突合せ部はシャープな接
続エッジ１６として構成されていて、通路壁の下方エッ
ジと側壁とが同一平面である夫々の通路壁２１に対し同
じ様に垂直に起立している。矢印角度αを閉成している
両側面１１，１３は、形状、大きさ及び配位が対称軸線
１７の両側で対称的に配置されている（図３のｂ、図４
のｂ）。この対称軸線１７は通路軸線と同一の方向に向
いている。
【００２２】天井面１０は貫流する通路に対し横方向に
延びて極めて尖って形成されたエッジ１５によって、側
壁１１，１３と同じ同一の通路壁２１に当接している。
その長手方向に向いたエッジ１２，１４は、側面の、流
れ通路内に突入して長手方向に向いたエッジに合致して
いる。天井面１０は通路壁２１に対し迎角θを成して延
びている。その長手方向エッジ１２，１４は接続エッジ
１６と協働して１つの先端部１８を形成している。
【００２３】勿論渦流発生器は底面を備えることも可能
であって、該底面によって渦流発生器は適当した形式で
通路壁２１に固定可能である。しかしこの種の底面は部
材の作用形式には全く関係がない。
【００２４】図１では、両側面１１，１３の接続エッジ
１６が渦流発生器の下流側エッジを形成している。従っ
て天井面１０の、貫流通路に対し横方向に延びるエッジ
１５が、通路流によって先づ負荷せしめられる。
【００２５】渦流発生器の作用は次のような形式で行わ
れる。エッジ１２及び１４の周りを流れる際に一次流
は、反対方向の一対の渦流に変換せしめられる。その渦
流軸線は一次流の軸線上に位置している。スピン数及び
渦流破裂（渦流の消滅）の位置は、ともかく渦流破裂が
望まれている限り、迎角θ及び矢印角度αを対応して選
択することによって決定される。角度の増加につれて渦
流強度乃至スピン数が高くなり、かつ渦流破裂は渦流発
生器自体の領域まで流れの上流側に移動する。夫夫の使
用形式に応じてこの両角度θ及びαは、構造上の特性及
びプロセス自体によって決定される。その場合は、部材
の長さＬ（図３の（ｂ））及び接続エッジ１６の高さｈ
（図３の（ａ））だけが夫々に適合せしめられる。
【００２６】図３の（ａ）及び図４の（ａ）には貫流す
る通路が符号２０で表わされており、渦流発生器は、通
路高さＨに対して種々の高さを採り得ることが判るであ
ろう。一般に接続エッジ１６の高さｈは、生成された渦
流が渦流発生器の直ぐ下流側で、全通路高さＨを充たし
得るような大きさを達成することができるように規定さ
れており、その結果負荷された横断面に均等な速度配分
が行われるようになる。選択されるべき比ｈ／Ｈにどの
ような作用が影響を与えるかという別の基準は、渦流発
生器の周りを流れる際に発生する圧力降下である。比ｈ
／Ｈが大きくなるのにつれて圧力損失係数も上昇する。
【００２７】図１とは対照的に図２においては、シャー
プな接続エッジ１６が通路流れによって先づ負荷される
その位置に位置している。つまり部材が図１に対して１
８０°だけ回転している。図面から判るように、反対方
向の両渦流はその回転方向が変化している。
【００２８】図３には、貫流する通路２０の幅に亘っ
て、この例では３つの複数の渦流発生器が、中間室なし
の相互の配置状況が判るように図示されている。通路２
０はこの場合、方形であるが、この形状は本発明にとっ
ては余り重要ではない。
【００２９】図４には、２つの完全な渦流発生器と、両
側でこれに隣接している２つの半渦流発生器とを備えた
変化態様が図示されている。通路高さＨ及び天井面１０
の迎角θは図３と同じであるが、部材の高さｈの大きい
点が特に異なっている。迎角θが等しい場合には部材の
長さＬが必然的に長くなり、その結果−ピッチが同一で
あるため−矢印角度αもより小さくなる。図３に比較し
て生成される渦流は、スピン強度がより小さいけれど
も、より短かな間隔で通路横断面を完全に充たしてい
る。両場合において流れの安定化のために渦流の破裂を
行なおうとする際には、図４に基く渦流発生器の場合は
図３に基く渦流発生器の場合よりも渦流破裂がより遅く
行われる。
【００３０】図３及び図４に図示の通路は方形の燃焼室
である。この際貫流する通路の形状は本発明の作業形式
のためにはさして重要ではないことを再度指摘してお
く。図示の方形の代りにリングセグメント状の通路、つ
まり壁２１ａ及び２１ｂが湾曲していても差支えない。
側面が通路壁上に垂直に起立しているという前述の発言
は、このような例にあっては勿論相対化されなければな
らない。つまり対称線１７上に位置する接続エッジ１６
は、対応する壁上に垂直に起立するということが基準で
ある。従ってリング状の壁の場合には接続エッジ１６
は、図７に図示されているように、半径方向に配向され
ている。
【００３１】図７及び図８には、リング状に貫通した通
路２０を備えている燃焼室が簡素化されて図示されてい
る。両通路壁２１ａ及び２１ｂには夫々同一数の渦流発
生器が周方向で並列状に配列されていて、向い合って位
置する２つの渦流発生器の接続エッジ１６が同一の半径
方向に位置している。向い合って位置する渦流発生器の
高さｈが図７に図示のように等しい場合には、内方通路
リング２１ｂの渦流発生器がより小さな矢印角度αを有
している。図８の縦断面図から判るように、このこと
は、内方及び外方リング横断面内にスピンの等しい渦流
が所望される場合に、より大きな迎角θによってこれを
補償することができる。この構成の場合には、図７に示
唆されているように、夫々より小さな渦流を備えた２つ
の渦流対が形成されるようになり、これによって混合長
さがより短くなる。この構成にあっては燃料は、後で説
明する図５及び図６の形式に基いて一次流内に導入され
うるようになっている。
【００３２】既に説明した図３及び図４にあっては、渦
流発生器９の助けを借りて２つの流れが相互に混合して
いる。燃焼空気の形状を成した一次流−又は夫々の燃焼
型式に応じた燃焼ガス−は、矢印方向に向って横方に位
置する入口エッジ１５をアタックする。例えば液状の燃
料の形状を成した二次流は、一次流よりも著しく小さな
質量流れを有していて、渦流発生器の間近の領域で一次
流に対し垂直に吹き込まれる。
【００３３】図３によればこの吹き込みは、壁２１ａに
取り付けられた個々の孔２２ａに亘って行われる。その
際壁２１ａは、渦流発生器が配置されているその壁であ
る。孔２２ａは、対称線１７上の下流で各渦流発生器の
接続エッジ１６の後方に位置している。この輪郭の場合
燃料は、既に形成された大きなスカラ渦流として吹き込
まれる。
【００３４】図４には燃焼室の変化態様が図示されてお
り、この例では二次流が同じ様に壁孔２２ｂを介して吹
き込まれる。この壁孔２２ｂは渦流発生器の下流の、そ
の渦流発生器が配置されていない壁２１ｂに位置してい
る、つまり壁２１ｂに向い合って位置する壁２１ａに位
置している。壁孔２２ｂは、図４から明らかなように、
隣接する２つの渦流発生器の接続エッジ１６の夫々中央
部に取り付けられている。このような形式で燃料は、図
３の構成の場合と同じ様な形式で渦流に到達する。しか
し図３と異なっている点は、燃料がもはや同一の渦流発
生器によって生成された渦流対の渦流内で混合されるの
ではなくて、隣接する２つの渦流発生器の夫夫１つの渦
流内で混合されるという点である。隣接する渦流発生器
はそれでも中間室なしで配置されていて、渦流対が同一
の回転方向で形成されるので、図３及び図４に基く吹込
みは等しい作用を有している。
【００３５】図５及び図６には、一次流内へ二次流を導
入するための別の可能性を示す形状が図示されている。
この例では二次流が、図示なしの手段を介し通路壁２１
を貫流して、渦流発生器の中空内部内に導入されてい
る。
【００３６】図５によれば二次流が壁孔２２を介して一
次流内に吹き込まれており、その際孔２２は渦流発生器
の先端部１８の領域に配置されている。
【００３７】図６では二次流の吹込みが、一方では側面
１１及び１３の長手方向エッジ１２及び１４の領域に、
他方では接続エッジ１６の領域に、夫々位置している壁
孔２２ｄを介して行われている。
【００３８】更に図９から図１４までには渦流発生器の
種々の取付形式が図示されている。
【００３９】図９の部分図は、図７と同じ様にリング状
の通路２０を有し、その際外方リング壁２１ａにもまた
内方リング壁２１ｂにも同一数の渦流発生器９が周方向
に並列状に配列されている。しかしこの例で図７と異な
っている点は、接続エッジ１６が互いに向い合って位置
する夫々２つの渦流発生器によって半ピッチだけ相互に
ずらされているという点である。この配置は、個々の部
材の高さｈを高くすることができるという可能性を有し
ている。渦流発生器の下流側に発生した渦流は相互に組
み合わされて、一方では混合品質を向上せしめ、他方で
は渦流のより長い寿命を達成している。
【００４０】図１０の部分図では、リング通路が半径方
向に延びるリブ２３によってセグメント化されている。
このように形成された円形リングセグメントにあって
は、夫夫１つの渦流発生器９がリブ２３に配置されてい
る。図示の場合両渦流発生器は、これらが全通路高さを
充たすように設計されている。この構成は燃料の供給が
簡単であって、燃料供給は中空に形成されたリブを貫通
して行うことができる。中央に配置された燃料ランサに
よる流れの損傷が、これによって発生しないようにな
る。
【００４１】図１１の部分図では、図１０と同じ様な側
方の渦流発生器に加えて更に別の渦流発生器がリング壁
２１ａ及び２１ｂに装着されている。側方部材の接続エ
ッジは通路高さの半分にまで、半径方向におけるその上
方及び下方の接続エッジはセグメントの幅の半分にま
で、夫々延びている。これは作業形式上からみて極めて
良好な構成である。この例では図１０の変化態様とは異
なって、部材が全通路高さを充していない。従って忘れ
てならないことは、側方部材のためにリング壁から冷却
空気を供給することが容易には行われえないので、場合
によっては必要な冷却装置が構造的に高価であるという
ことである。
【００４２】このことを除去するため、図１１とは異な
って図１２の渦流発生器９が、外方中央部で半径方向リ
ブ２３及びリング壁２１ａ，２１ｂに配置されている。
その際各渦流発生器の夫々１つの側面が円形リングセグ
メントの角隅部に当接し、その位置から側方の渦流発生
器にも冷却空気を、一方では半径方向で外方のリング壁
から、他方では内方のリング壁２１ｂから、夫々供給す
ることができるようになっている。
【００４３】同じ様に簡単な冷却形式に関しては図１３
に基く別の構成があり、円形リング通路の各セグメント
内で渦流発生器９がセグメント角隅部に直接配置されて
いる。
【００４４】図１４の平面図からは、渦流発生器を同一
の平面内には取り付けないという形式を認めることがで
きる。一方の通路壁にその側壁と共に並列状に配置され
た渦流発生器の内、夫々２の隣接する部材が通路２０の
長手方向で相互にずらされている。この変化態様にあっ
ては周方向における渦流のオーバラップが発生する。こ
れは、渦流対の組合せの最適化に適合した構成である。
また前後に接続された渦流発生器のために異なった輪郭
を選択することができる。更に通路の異なった平面内に
配置された場合には、音響振動の発生を抑制するのに好
都合である。
【００４５】図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、図
６、１１及び図１４で取り扱った変化態様を綜合した配
置における、二次流の付加的な中心導入部が図示されて
いる。一般に油である燃料が中心の燃料ランサ２４を介
して吹き込まれ、該燃料ランサ２４の開口は、渦流発生
器９の下流側のその先端部１８の領域に位置している。
勿論方形の通路は正確で極めて良好な円形リングセグメ
ントであって宜いが、一方では異なった輪郭の渦流発生
器を使用することもできる。更に周方向で連続している
渦流発生器が軽く相互にずらされている。これによっ
て、例えばランサのために必要な位置を形成することが
できる。更に矢印で示唆されているように、二次流の部
分的な吹き込みが壁孔を介し渦流発生器の側面で行われ
うる。ガスの供給は、壁の長手方向に亘って延びるガス
導管２５を介して行われる。図示の輪郭によってこのよ
うな燃焼室は、前燃焼装置とのデュアル運転に良好に適
合可能である。圧力低下係数が３の場合には、通路高さ
の約３倍の後に既に良好な混合が達成される。混合体の
点火は、渦流が破裂（渦流の消滅）した位置で行われ
る。付加的に火炎を安定化させるため、点火が行われる
混合ゾーン後方の平面内にディフューザ２７が配置され
ている。混合部材によって達成される良好な温度分布に
よって、渦流発生器の下流側で逆火の危険を阻止するこ
とができる。この逆火は、冒頭で述べたように、手段を
講じないと燃焼空気内の冷却空気によって発生する可能
性がある。
【００４６】更に今述べた燃焼室は、高温ガスタービン
の下流側の自動点火式後燃焼室である。その排ガスのエ
ネルギ保有量が高いために自動点火が可能である。特に
放出物を最小にするという観点からの、燃焼過程を最適
化するための前提条件は、高温ガスと吹込まれた燃料と
の効果的かつ迅速な混合である。
【００４７】図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基く渦
流発生器の輪郭がランサを介して燃料の中央吹込を行っ
ている場合、渦流発生器は再循環ゾーンの大部分を阻止
することができるように設計されている。これによって
燃料粒子の高温ゾーンにおける滞留時間が極めて短くな
る。このことはＮＯｘの発生を最小に抑えるのに好都合
である。吹き込まれた燃料は、渦流によって引きずり込
まれて一次流に混合せしめられる。燃料は渦流のねじ状
の曲線に追従し、かつ渦流の下流側の燃焼室内で均等に
細かく分配される。これによって−冒頭で述べたように
燃料を渦流化されていない流れの中に吹き込んだ場合−
向い合って位置する壁への衝突噴流の危険性及び所謂
「ホットスポット」の形成が減少するようになる。
【００４８】主要な混合プロセスは、渦流内で行われか
つ二次流の吹込みに対して殆んど不感応であるため、燃
料の噴射はフレキシブルに維持されかつ他の境界条片に
適合せしめることができる。また全負荷領域に亘り同一
の吹込み衝撃を保持することができる。混合は渦流発生
器の輪郭によって規定されていて、例えばガスタービン
出力のような機械負荷によっては規定されていないの
で、部分負荷の場合でも適合した後燃焼が最適に保たれ
うる。燃焼プロセスは燃料の点火遅延時間への適合及び
渦流の混合時間によって最適化され、これによって排出
物を最小に抑えることができる。
【００４９】更に実効の著しい混合によって貫流する横
断面に亘り良好な温度分布が形成されるようになり、ま
たこれに加えて熱音響的不安定性が発生する可能性も減
少する。渦流発生器は、それが存在するだけで熱音響的
振動に対する抑制手段として役立っている。
【００５０】図１６及び図１７は、渦流発生器の変化態
様の平面図と、それが円形通路内に配置された場合の正
面図とが図示されている。矢印角度αを閉成している両
側面１１及び１３は異なった長さを有している。このこ
とは、貫流通路に対し傾斜して延びるエッジ１５ａを備
えた天井面１０が、側壁と同じように同一の通路壁に当
接していることを意味している。その場合渦流発生器は
その幅に亘り異なった迎角θを有している。この種の変
化態様は、異なった強さの渦流が発生するという作用を
有している。ひいては例えば一次流に伴う旋回流に作用
を及ぼす可能性があり、又は種々の渦流によって元の旋
回流のない一次流が、図１７に示唆されているように、
渦流発生器の下流側で旋回流を惹き起すようになる。こ
の種の輪郭は、独自のコンパクトな燃焼ユニットとして
良好に使用することができる。このようなユニットを例
えばガスタービンのリング燃焼室内に多数使用する際に
は、例えば部分負荷の場合燃焼輪郭の横点火特性を改善
するために、一次流に伴われたこの旋回流を利用するこ
とができる。
【００５１】勿論本発明は、図示しかつ説明した実施例
に限定されるものではない。渦流発生器の配置に関して
は、本発明の枠を逸脱することなしに多くの組合せが可
能である。また一次流内への二次流の導入も種々の形式
でこれを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の渦流発生器の斜視図である。
【図２】本発明の渦流発生器の変化態様の図である。
【図３】１つの通路内における渦流発生器のグループ状
配置の縦断面図（ａ）と、平面図（ｂ）と、後方図
（ｃ）である。
【図４】渦流発生器のグループ状配置の別の実施例の、
図３同様の図面であって、二次流案内部の変化態様が図
示されている。
【図５】二次流案内部の第２変化態様の図である。
【図６】二次流案内部の第３変化態様の図である。
【図７】組み込まれた渦流発生器を備えているガスター
ビンのリング燃焼室の図である。
【図８】図７の線８−８に沿った燃焼室の部分縦断面図
である。
【図９】渦流発生器の配置の第２変化態様の図である。
【図１０】渦流発生器の配置の第３変化態様の図であ
る。
【図１１】渦流発生器の配置の第４変化態様の図であ
る。
【図１２】渦流発生器の配置の第５変化態様の図であ
る。
【図１３】渦流発生器の配置の第６変化態様の図であ
る。
【図１４】渦流発生器の配置第７変化態様の平面図であ
る。
【図１５】別の燃焼室の縦断面図（ａ）と、平面図
（ｂ）と、後方図（ｃ）である。
【図１６】渦流発生器の別の変化態様の図である。
【図１７】図１６に基く渦流発生器の配置の、変化態様
の図である。
【符号の説明】
９ 渦流発生器 １０ 天井面 １１ 側面 １２ 長手方向エッジ １３ 側面 １４ 長手方向エッジ １５ 天井面１０の横方向に延びるエッジ １６ 接続エッジ １７ 対称線 １８ 先端部 ２０，２０ａ 通路 ２１，２１ａ，２１ｂ 通路壁 ２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 壁孔 ２３ リブ ２４ 燃料ランサ ２５ ガス導管 ２６ 火花点火装置 ２７ ディフューザ θ 迎角 α 矢印角度 ｈ 接続エッジ１６の高さ Ｈ 通路高さ Ｌ 渦流発生器の長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨー−ピン チョウ 台湾国 タイペイ 110 シン−イー ディストリクト チュン−ポー サウス ロード ５Ｆ ナンバー84 (72)発明者 アドナン エログル スイス国 ウンタージゲンタール イー リスヴェーク ７ (72)発明者 ブルクハルト シュルテ−ヴェルニング スイス国 バーゼル フリードリッヒシ ュトラーセ ９ (56)参考文献 特開 平４−244511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−10212（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−91661（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−113132（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−7885（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭62−26665（ＪＰ，Ｙ１) 西独国特許出願公開3520772（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23R 3/02 - 3/60 F02C 7/00 - 7/22,9/00 B01F 3/00,5/00 F23D 11/12,14/62 - 14/70 F23C 11/00

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その内方に二次流として、ガス状又は液
    状の燃料が通路内を流れるガス状の一次流内に吹き込ま
    れている燃焼室であって、二次流が一次流よりも著しく
    小さな質量流れを有しており、 一次流が渦流発生器（９）を介して案内されており、多
    数の該渦流発生器（９）が、貫流する通路（２０）の幅
    又は外周に亘って並列状に隙間なく配置されており、ま
    た渦流発生器（９）の高さが、貫流する通路の高さ
    （Ｈ）又は渦流発生器に配属された通路部分の高さ
    （Ｈ）の少くとも５０％であり、また二次流が渦流発生
    器（９）の直ぐ近くの領域で通路（２０）内に導入され
    ている形式のものにおいて、 渦流発生器（９）が３つの自由な流れ面を有し、該流れ
    面は流れ方向に延び、かつそれらの内の１つの流れ面が
    天井面（１０）を、その他の２つの流れ面が側面（１
    １，１３）を夫々形成しており、 前記各側壁（１１，１３）の下方エッジが平面を成す同
    一の通路壁（２１）の上に位置し、相互に矢印角度
    （α）を形成していることを特徴とする燃焼室。
  2. 【請求項２】 天井面（１０）が貫流する通路（２０）
    に対し横方向に延びるエッジ（１５）によって、側壁と
    同じ同一の通路壁（２１）に当接しており、天 井面の長手方向に向いたエッジ（１２，１４）が、側
    壁（１１，１３）の、流れ通路内に突入して長手方向に
    向いているエッジに合致し、かつ通路壁（２１）に対し
    迎角（θ）を成して延びている、ことを特徴とする、請
    求項１記載の燃焼室。
  3. 【請求項３】 渦流発生器（９）の、矢印角度（α）を
    閉成している両側面（１１，１３）が、対称軸線（１
    ７）を中心に対称的に配置されていることを特徴とす
    る、請求項２記載の燃焼室。
  4. 【請求項４】 渦流発生器（９）の、矢印角度（α）を
    閉成している両側面（１１，１３）が、異なった長さを
    有しており、その結果、貫流する通路に対し傾斜して延
    びているエッジ（１５）を備えた天井面（１０）が、側
    壁と同じ同一の通路壁（２１）に当接し、かつ渦流発生
    器（９）の幅に亘って異なった迎角（θ）を有している
    ことを特徴とする、請求項２記載の燃焼室。
  5. 【請求項５】 矢印角度（α）を閉成している両側面
    （１１，１３）が相互に１つの接続エッジ（１６）を有
    し、該接続エッジ（１６）は、天井面（１０）の、長手
    方向に向いたエッジ（１２，１４）と協働して１つの先
    端部（１８）を形成し、かつ接続エッジ（１６）が、殊
    に各通路壁（２１）に対し垂直に延びて、該通路壁（２
    １）と側面（１１，１３）の下方エッジが位置している
    ことを特徴とする、請求項３記載の燃焼室。
  6. 【請求項６】 接続エッジ（１６）及び又は天井面（１
    ０）の長手方向に向いたエッジ（１２，１４）が、少く
    ともほぼシャープに形成されていることを特徴とする、
    請求項３記載の燃焼室。
  7. 【請求項７】 渦流発生器（９）の対称軸線（１７）が
    通路軸線に平行に延び、両側面（１１，１３）の接続エ
    ッジ（１６）が渦流発生器（９）の下流側エッジを形成
    し、また天井面（１０）の、貫流通路（２０）に対し横
    方向に延びるエッジ（１５）が一次流によって最初に負
    荷されるエッジであることを特徴とする、請求項５記載
    の燃焼室。
  8. 【請求項８】 通路がリング状であり、通路壁には多数
    の渦流発生器（９）が周方向で並列に配置されていて、
    該通路壁が内方又は外方のリング壁（２１ａ，２１ｂ）
    であり、また二次流が壁孔（２２ａ）を介して吹き込ま
    れており、該壁孔（２２ａ）の各１つが、対称軸線（１
    ７）の下流の接続エッジ（１６）の直後で同一のリング
    壁（２１ａ，２１ｂ）に位置しており、該リング壁（２
    １ａ，２１ｂ）に渦流発生器（９）が配置されているこ
    ことを特徴とする、請求項２記載の燃焼室。
  9. 【請求項９】 通路（２０）がリング状であり、通路壁
    には多数の渦流発生器（９）が周方向で並列に配置され
    ていて、該通路壁が内方及び又は外方リング壁（２１
    ａ，２１ｂ）であり、また二次流が壁孔（２２ｂ）を介
    して吹き込まれており、該壁孔（２２ｂ）は、渦流発生
    器（９）の下流で、渦流発生器（９）の配置されていな
    い夫々のリング壁（２１ｂ，２１ａ）に配置されてお
    り、更に壁孔（２２ｂ）は、隣接する２つの渦流発生器
    の接続エッジの間の夫々中央部に取り付けられているこ
    とを特徴とする、請求項２記載の燃焼室。
  10. 【請求項１０】 通路（２０）がリング状であり、外方
    リング壁（２１ａ）と内方リング壁（２１ｂ）との両方
    に、同一数の渦流発生器（９）が周方向で並列状に配置
    されており、更に夫々向い合って位置する２つの渦流発
    生器（９）の接続エッジ（１６）が同一の半径上に位置
    していることを特徴とする、請求項２記載の燃焼室。
  11. 【請求項１１】 通路（２０）がリング状であり、外方
    リング壁（２１ａ）と内方リング壁（２１ｂ）との両方
    に、同一数の渦流発生器（９）が周方向で並列状に配置
    されており、更に夫々向い合って位置する２つの渦流発
    生器（９）の接続エッジ（１６）が半ピッチだけ相互に
    ずらされていることを特徴とする、請求項２記載の燃焼
    室。
  12. 【請求項１２】 通路（２０）は、その内方に渦流発生
    器（９）が位置する少くともその平面において、半径方
    向のリブ（２３）によってセグメント化された円形リン
    グ通路であり、円形リングセグメントには、夫々１つの
    渦流発生器（９）が半径方向リブ（２３）及び又はリン
    グ壁（２１ａ，２１ｂ）に配置されていることを特徴と
    する、請求項２記載の燃焼室。
  13. 【請求項１３】 渦流発生器（９）が半径方向リブ（２
    ３）及びリング壁（２１ａ，２１ｂ）の中央部に配置さ
    れていることを特徴とする、請求項１２記載の燃焼室。
  14. 【請求項１４】 渦流発生器（９）が外方中心部で、半
    径方向リブ（２３）及びリング壁（２１ａ，２１ｂ）に
    配置されており、各渦流発生器（９）の夫々１つの側面
    （１１，１３）が円形リングセグメントの角隅部に当接
    していることを特徴とする、請求項１２記載の燃焼室。
  15. 【請求項１５】 通路（２０）は、その内方に渦流発生
    器（９）が位置する少くともその平面において、半径方
    向のリブ（２３）によってセグメント化された円形リン
    グ通路であり、円形リングセグメントには夫々１つの渦
    流発生器（９）が角隅部に配置されていることを特徴と
    する、請求項２記載の燃焼室。
  16. 【請求項１６】 その側壁と共に１つの通路壁に並列に
    配置された渦流発生器（９）の内の夫々隣接する２つの
    渦流発生器（９）が、通路（２０）の長手方向で相互に
    ずらされていることを特徴とする、請求項２記載の燃焼
    室。
  17. 【請求項１７】 二次流れが壁孔（２２ｃ，２２ｄ）を
    介して吹き込まれ、該壁孔（２２ｃ，２２ｄ）は渦流発
    生器（９）の側壁（１１，１３）の、長手方向に向いた
    天井面のエッジ（１２，１４）の領域及び又は接続エッ
    ジ（１６）の領域に位置していることを特徴とする、請
    求項５記載の燃焼室。
  18. 【請求項１８】 二次流れが渦流発生器（９）の先端部
    （１８）に位置する壁孔（２２）を介して吹き込まれて
    いることを特徴とする、請求項２記載の燃焼室。
  19. 【請求項１９】 二次流れが燃料ランサ（２４）を介し
    て吹き込まれ、該燃料ランサ（２４）の開口部は渦流発
    生器（９）の下流のその先端部（１８）の領域に位置し
    ていることを特徴とする、請求項２記載の燃焼室。
  20. 【請求項２０】 燃焼室が前混合装置を備えており、火
    炎の安定化のために、渦流発生器（９）の下流の、火花
    点火装置（２６）の位置する平面にディフューザ（２
    ７）が配置されていることを特徴とする、請求項２記載
    の燃焼室。
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