JPH1089688A - 高均一度噴射システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にタービンエンジンの燃焼室における高均
一度の空気および燃料の噴射システムを提供する。 【解決手段】 軸Ａの燃料噴射器（２）はボウル（８）
の上流側に配置されたハウジング（６）の収束形／発散
形内部輪郭（５）によって規定される予混合室（３）内
に燃料を噴射する。上流側から下流側に向かって、ハウ
ジングの上流側にある第一の径方向スワラ（１０）と、
ハウジング（６）の上流側部分（１２）内にある第二の
径方向スワラ（１４ａ、１４ｂ）と、ハウジング（６）
の下流側周囲にある第三の軸方向スワラ（１８ａ、１８
ｂ）の三つのスワラが設けられている。この第三のスワ
ラには、第二の径方向スワラの通路（１４ａ、１４ｂ）
と交互に配置された通路（１６ａ、１６ｂ）から空気が
供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は特にタービンエンジ
ン用の燃料および一次空気を燃焼室に供給することに関
する。

【０００２】航空機用タービンエンジンでは、動作範囲
が大きく、かつ燃焼室の様々な性能に関して仕様がます
ます厳しくなってきたために、ますます微妙な妥協を行
わざるを得なくなっている。

【０００３】

【従来の技術】対立する性能の典型的な例は、アイドリ
ング時の炎の安定性と、フルスロットル時の煙および窒
素酸化物の排出を避ける必要があることである。したが
って燃料および空気噴射システムは、非常に異なる方式
および状態で正しい燃焼を確保しなければならない。

【０００４】したがって、タービンホイールに許容でき
ない熱ストレスが課されるのを避けるために、室出口温
度の径方向プロフィルを保持しながら気化をできるだけ
均一にすることが不可欠である。

【０００５】ＦＲ−Ａ−２ ５９６ １０２は、図１８
に、ある数の空気取入通路を規定するそれと同数の対の
羽根を有するスワラ（旋回器）を備え、一方の通路が、
径方向入口にあって燃料噴射チャンネルの周りに空気流
を流し、収束形／発散形の内部輪郭をもつハウジングに
よって規定される室内で最初の混合を構成し、他の通路
が、軸方向入口にあってハウジングの下流側の周囲に空
気流を流すようになっている機械式噴射器を示してい
る。

【０００６】この空気供給チャンネルの交互配置によ
り、予混合スワラの透過性が制限される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、様々な方式
で技術者に課される汚染および性能に関する基準に応え
ることのできる、高透過率の予混合スワラに関連する機
械式噴射装置を実現することを意図するものである。

【０００８】したがって、本発明は、特にタービンエン
ジンの燃焼室内の空気および燃料の噴射装置であって、
上流側から下流側に向かって、軸Ａの燃料噴射器と、軸
Ａと同軸に配置されたベンチュリ管を形成し、予混合室
を規定する収束形／発散形の内部輪郭を有し、予混合室
中へ燃料が噴射されるハウジングと、下流側に広がり、
上流側にそれをハウジングの周りに固定するためのスリ
ーブを有するボウルと、燃料噴霧用の空気を噴射する手
段とを有する装置に関する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この装
置は燃料噴霧用空気を噴射する手段が、ハウジングの上
流側に配置された、予混合室内で空気と燃料の最初の混
合を行うことのできる高透過性の第一の径方向スワラ
と、ハウジングの上流側部分に設けられた複数のチャン
ネルを有し、収束形の内部輪郭に開口する、ベンチュリ
管内で均一な気化を行うための第二のスワラと、ハウジ
ングの下流側部分の周囲に配置された第三の軸方向スワ
ラとを備え、第三のスワラの軸方向出口が第二のスワラ
の径方向出口と周囲で交互に配置されていることを特徴
とする。

【００１０】ハウジングの上流側部分に設けられ第二の
スワラのチャンネルと交互に配置された径方向通路によ
って、第三のスワラの入口に空気を供給することが好ま
しい。

【００１１】第三のスワラを、ハウジングの周囲壁に設
けられた溝によって形成し、前記の溝をボウルの固定ス
リーブで覆うと有利である。

【００１２】本発明の他の利点および特徴は、添付の図
面を参照しながら例として示した以下の説明を読めば明
らかになるであろう。

【００１３】

【発明の実施の形態】図は、タービンエンジンの燃焼室
（図示せず）内のこの機械式タイプの空気および燃料噴
射装置１を示す。

【００１４】装置１は、最初の燃焼ゾーン４の上流側の
燃焼囲壁の底部に配置された予混合室３内で燃料を下流
に向けて噴射する、軸Ａの燃料噴射器２を備えている。

【００１５】予混合室３は軸Ａと同軸のスリーブ（ｄｏ
ｕｉｌｌｅ）またはハウジング６の内部輪郭５によって
規定されている。この内部輪郭５は従来のボウル（ｂｏ
ｌ）８の広がった壁７を貫いて下流側に延びている。ボ
ウル８は広がった壁７の上流側にそれをハウジング６に
固定するためのスリーブ（ｍａｎｃｈｏｎ）９を備えて
いる。ボウル８は燃焼室の底部に設けられたオリフィス
中に既知の方式で取り付けられる。

【００１６】図１および図４を見るとわかるように、ハ
ウジング６の上流側末端と燃料噴射器２の下流側末端の
間に、燃料噴射器２のセンタリングリング１１によって
担持される第一の径方向スワラ（ｖｒｉｌｌｅ）１０が
挿入される。

【００１７】ハウジング６の内部輪郭５は上流側から下
流側に向かって収束形／発散形であり、ベンチュリ管を
構成する。

【００１８】輪郭５の収束形ゾーンの右側にあるハウジ
ング６の上流側部分１２には、交互に配置され羽根（ａ
ｉｌｅｔｔｅｓ）１３によって規定される二組の通路が
設けられている。

【００１９】第一組の通路１４ａ、１４ｂは径方向であ
り、ハウジング６の上流部分１２を貫通し、ベンチュリ
管の頸部１５の上流側で開いている。

【００２０】通路１４ａ、１４ｂと交互に配置された第
二組の通路１６ａ、１６ｂは、ハウジング６の上流側部
分１２の周囲からボウル８のスリーブ９の内部に径方向
に位置するゾーンまで延び、そこで軸方向に下流側へそ
れている。

【００２１】輪郭５の発散型内部輪郭の右側にあるハウ
ジング６の下流側部分１７の周囲で、ボウル８のスリー
ブ９の内部で径方向に、方形断面の軸方向溝１８ａ、１
８ｂが設けられており、第二組の通路１６ａ、１６ｂに
沿って走り、ハウジング６の下流側周囲で開いている。

【００２２】通路１４ａ、１４ｂは予混合室３内に空気
を噴射するための第二の径方向を構成し、ボウル８のス
リーブ９で軸方向溝１８ａ、１８ｂは第三の軸方向スワ
ラを構成する。

【００２３】構造上、図２にはっきり示されているよう
に、第三の軸方向スワラの出口は第二の径方向スワラの
出口と周囲で交互に配置されている。

【００２４】通路１４ａ、１４ｂの数は通路１６ａ、１
６ｂの数と等しい。好ましくは、図３を見るとわかるよ
うに、第一のスワラ１０の通路の数がハウジング６の上
流側部分１２に設けられた通路１４ａ、１４ｂおよび１
６ａ、１６ｂの総数に等しい。したがって、第一のスワ
ラ１０は高い透過性をもつ。

【００２５】羽根１３は燃料噴射器２の軸Ａに対して３
０〜４０°の間の角度αだけ接線方向からずれている。
第二のハウジングの通路１４ａ、１４ｂの出口のオリフ
ィスの軸も、この点における半径に対して角度βだけ傾
いている。したがって、第二のスワラはベンチュリ管内
に渦運動を生じさせる。

【００２６】第二の径方向スワラ１０の羽根２０も径方
向にずれており、第一のスワラ１０と第二のスワラは逆
回転であることが好ましい。

【００２７】第一の径方向スワラ１０は予混合室３の底
部で最初の予混合を実施することができる。このスワラ
はさらにパージの働きをする。

【００２８】第二の径方向スワラは接線方向にも径方向
にもずれており、ベンチュリ管内での均一な気化を保証
する。

【００２９】そのために、第二の径方向スワラの接線入
射角は最初の予混合の接線成分に対して６０〜９０°の
角度をなさなければならない。

【００３０】第三の軸方向スワラのずれは、その出口に
ある軸方向配列によって、すなわち、軸Ａに対する溝１
８ａ、１８ｂの側壁の角度によって決まる。

【００３１】第三の軸方向スワラの出口は、所望の気化
ナップに応じて、ベンチュリ管内での渦流の接線方向成
分に対して同回転でも逆回転でもよい。

【００３２】さらに、第三のスワラの接線方向の傾き
は、使用するボウル技術によって変わり、従来のオリフ
ィスをもつボウルが、同回転または逆回転の渦流を生じ
るオリフィスをもつボウルか、あるいはオリフィスのな
いボウルかによって変わる。

【００３３】第三のスワラによって噴射される空気の速
度と、ベンチュリ管出口の混合気の速度の比は０．８〜
１．６の間でなければならず、この比は使用するボウル
技術に依存する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による噴射装置の燃料噴射器の軸を通る
平面に沿った断面図であり、軸Ａより上にある部分は第
二のスワラの通路を通る平面に沿った半断面図、軸Ａよ
り下の部分は第三のスワラの通路を通る平面に沿った半
断面図である。

【図２】第二のスワラと第三のスワラの出口が交互に配
置されていることを示す図である。

【図３】三つのスワラの接線方向のずれと、各スワラに
よって与えられる流束の接線入射角を示す噴射装置の周
囲展開図である。

【図４】図１に示した装置の変形実施形態を示す図であ
る。

【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。

【図６】図４の装置のベンチュリ管を形成するハウジン
グの透視図である。

【符号の説明】

１ 噴射装置 ２ 燃料噴射器 ３ 予混合室 ４ 主燃焼ゾーン ５ 内部輪郭 ６ ハウジング ７ 広がった壁 ８ ボウル ９ スリーブ １０ 第一のスワラ １１ センタリングリング １３、２０ 羽根 １４、１６ 通路 １８ 軸方向溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジル・ジエラール・クロード・レプレトル フランス国、91860・エピネ・ス・セナー ル、リユ・ドユ・マレシヤル・ネー、９、 (72)発明者 ドウニ・ジヤン・モリス・サンドウリ フランス国、77370・ナンジ、ア・デユボ ワ・１

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側から下流側に向かって、軸Ａの燃
   料噴射器（２）と、軸Ａと同軸に配置されたベンチュリ
   管を形成し、燃料が噴射される予混合室（３）を規定す
   る収束形／発散形の内部輪郭（５）を有するハウジング
   （６）と、下流側に広がり、上流側にハウジング（６）
   の周りに固定するためのスリーブ（９）を有するボウル
   （８）と、燃料噴霧用の空気を噴射する手段とを有す
   る、特にタービンエンジンの燃焼室内の空気および燃料
   の噴射装置であって、 燃料噴霧用空気を噴射する手段が、ハウジング（６）の
   上流側に配置された、予混合室（３）内で空気と燃料の
   最初の混合を行うことのできる高透過性の第一の径方向
   スワラ（１０）と、ハウジング（６）の上流側部分（１
   ２）に設けられた複数のチャンネル（１６ａ、１６ｂ）
   を有し、収束形の内部輪郭（５）に開口する、ベンチュ
   リ管内で均一な気化を行うための第二のスワラと、ハウ
   ジング（６）の下流側部分（１７）の周囲に配置された
   第三の軸方向スワラ（１８ａ、１８ｂ）とを備え、第三
   のスワラ（１８ａ、１８ｂ）の軸方向出口が第二のスワ
   ラの径方向出口と外周部で交互に配置されていることを
   特徴とする装置。
2. 【請求項２】 ハウジング（６）の上流側部分（１２）
   に設けられ第二のスワラのチャンネル（１４ａ、１４
   ｂ）と交互に配置された径方向通路（１６ａ、１６ｂ）
   によって、第三のスワラ（１８ａ、１８ｂ）の入口に空
   気が供給されることを特徴とする請求項１に記載の装
   置。
3. 【請求項３】 第三のスワラが、ハウジング（６）の周
   囲壁に設けられた溝（１８ａ、１８ｂ）によって形成さ
   れ、前記の溝（１８ａ、１８ｂ）がボウル（８）の固定
   スリーブ（９）で覆われていることを特徴とする請求項
   １または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 第一のスワラ（１０）と第二のスワラ
   （１４ａ、１４ｂ）が逆回転することを特徴とする請求
   項１または２に記載の装置。
5. 【請求項５】 第二のスワラ（１４ａ、１４ｂ）から予
   混合室（３）に噴射される空気の接線入射が、最初の混
   合気の接線成分と６０〜９０°の間の角度をなすことを
   特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 第二のスワラ（１４ａ、１４ｂ）が接線
   方向および径方向にはめ込まれることを特徴とする請求
   項１から４のいずれか一項に記載の装置。