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JP6615641B2 - Centrifugal spray combustor and flying body equipped with the same - Google Patents

Centrifugal spray combustor and flying body equipped with the same Download PDF

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JP6615641B2 JP2016037366A JP2016037366A JP6615641B2 JP 6615641 B2 JP6615641 B2 JP 6615641B2 JP 2016037366 A JP2016037366 A JP 2016037366A JP 2016037366 A JP2016037366 A JP 2016037366A JP 6615641 B2 JP6615641 B2 JP 6615641B2
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慎介 田尻
敦 森脇
篤史 黒▲柳▼
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Description

本発明は、遠心噴霧燃焼器およびこれを備えた飛昇体に関するものである。   The present invention relates to a centrifugal spray combustor and a flying body provided with the same.

飛昇体のエンジンとして、遠心噴霧燃焼器が用いられている(特許文献1)。この遠心噴霧燃焼器は、燃料としてガソリンから灯油まで幅広く蒸留した燃料(例えば、炭素量C8.5程度の炭化水素燃料であるJP-4)を用いていた。これに対して、近年では、コスト低減の観点からより低価格で低質の燃料である灯油系燃料(例えば、炭素量C11程度の炭化水素燃料JetA-1)を使用する傾向にある。   A centrifugal spray combustor is used as a flying body engine (Patent Document 1). This centrifugal spray combustor used a fuel that had been widely distilled from gasoline to kerosene (for example, JP-4, which is a hydrocarbon fuel having a carbon content of about C8.5). On the other hand, in recent years, there is a tendency to use kerosene-based fuel (for example, hydrocarbon fuel JetA-1 having a carbon content of about C11), which is a low-cost and low-quality fuel from the viewpoint of cost reduction.

特開平8−312370号公報JP-A-8-32370

しかし、灯油系燃料は、ガソリン系燃料と比較して、粘性係数および表面張力がともに大きいため、燃料の微粒化が不十分となり燃焼効率の低下につながる。
そこで、燃料をより微粒化できる遠心噴霧燃焼器を開発する必要がある。
However, kerosene-based fuel has a larger viscosity coefficient and surface tension than gasoline-based fuel, so that fuel atomization is insufficient and combustion efficiency is lowered.
Therefore, it is necessary to develop a centrifugal spray combustor that can atomize the fuel more.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガソリン系燃料JP-4に比べて灯油系燃料JetA-1のような低質の燃料に対しても燃焼効率を向上させることができる遠心噴霧燃焼器およびこれを備えた飛昇体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can improve the combustion efficiency even for a low-quality fuel such as kerosene fuel JetA-1 compared to gasoline fuel JP-4. An object of the present invention is to provide a centrifugal spray combustor and a flying body equipped with the same.

上記課題を解決するために、本発明の遠心噴霧燃焼器およびこれを備えた飛昇体は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる遠心噴霧燃焼器は、中心軸線回りに回転し、内部に供給された燃料を、外周に形成された燃料ノズルの噴霧孔から外周側に向けて噴霧する回転体と、前記回転体の外周側に設けられ、前記噴霧孔から噴霧された燃料を燃焼させる燃焼室とを備え、前記噴霧孔の孔径は、前記燃料ノズルの回転半径に対して、0.044倍〜0.116倍とされていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the centrifugal spray combustor of the present invention and the flying body equipped with the same employ the following means.
That is, a centrifugal spray combustor according to the present invention rotates around a central axis, and sprays fuel supplied to the inside from a spray hole of a fuel nozzle formed on the outer periphery toward the outer periphery, A combustion chamber that is provided on the outer peripheral side of the rotating body and burns fuel sprayed from the spray holes, and the diameter of the spray holes is 0.044 times to 0. 0 with respect to the rotation radius of the fuel nozzle. It is characterized by being 116 times.

回転体に供給された燃料は、燃料ノズルへと導かれて遠心力によって噴霧孔から外周側へ向けて噴霧される。燃料ノズルの外周側に噴霧された燃料は、燃焼室へと導かれて酸化剤(例えば空気)と混合されて燃焼が行われる。燃焼室で形成された燃焼ガスは、例えばタービンに導かれてタービンを回転駆動する。
噴霧孔の孔径を、燃料ノズルの回転半径に対して、0.044倍〜0.116倍とした。このように噴霧孔の孔径を大きく設定して、噴霧孔の内周面の面積を増大することにより、噴霧孔の内周面を伝って流れる燃料のフィルム厚さを小さくして、燃料の微粒化を促進することができる。
例えば、燃料ノズルの回転半径を43mmとした場合、噴霧孔の孔径は1.9mm〜5mmが望ましい。噴霧孔の孔径の上限は、噴霧孔に面する上流側の空間の大きさに依存し、この空間の中心軸線方向の幅が8.5mmの場合には、孔径は5mmが上限となる。
燃料ノズルの回転半径とは、燃料ノズルの外周端における回転中心からの距離を意味する。
The fuel supplied to the rotating body is guided to the fuel nozzle and sprayed from the spray hole toward the outer peripheral side by centrifugal force. The fuel sprayed on the outer peripheral side of the fuel nozzle is guided to the combustion chamber and mixed with an oxidant (for example, air) to be burned. The combustion gas formed in the combustion chamber is guided to, for example, a turbine and rotationally drives the turbine.
The hole diameter of the spray hole was set to 0.044 to 0.116 times the rotation radius of the fuel nozzle. In this way, by setting the hole diameter of the spray hole large and increasing the area of the inner peripheral surface of the spray hole, the film thickness of the fuel flowing along the inner peripheral surface of the spray hole is reduced, and the fuel fine particles Can be promoted.
For example, when the rotation radius of the fuel nozzle is 43 mm, the diameter of the spray hole is preferably 1.9 mm to 5 mm. The upper limit of the hole diameter of the spray hole depends on the size of the upstream space facing the spray hole. When the width of the space in the central axis direction is 8.5 mm, the upper limit of the hole diameter is 5 mm.
The rotation radius of the fuel nozzle means the distance from the rotation center at the outer peripheral end of the fuel nozzle.

さらに、本発明の遠心噴霧燃焼器では、前記燃料ノズルの回転半径は、43mm〜113mmとされていることを特徴とする。   Furthermore, in the centrifugal spray combustor according to the present invention, the rotation radius of the fuel nozzle is 43 mm to 113 mm.

燃料ノズルの回転半径を43mm〜113mmとすることによって、遠心力を増大することができる。これにより、燃料のフィルム厚さを小さくして、燃料の微粒化を促進することができる。   Centrifugal force can be increased by setting the rotation radius of the fuel nozzle to 43 mm to 113 mm. Thereby, the film thickness of the fuel can be reduced and atomization of the fuel can be promoted.

さらに、本発明の遠心噴霧燃焼器では、前記噴霧孔の孔長さは、前記燃料ノズルの回転半径に対して、0.070倍〜0.086倍とされていることを特徴とする。   Furthermore, in the centrifugal spray combustor of the present invention, the spray hole has a hole length of 0.070 to 0.086 times the rotation radius of the fuel nozzle.

噴霧孔の孔長さを、燃料ノズルの回転半径に対して、0.070倍〜0.086倍として、孔長さを短く設定した。これにより、噴霧孔を流れる燃料のウェーバー数を小さくすることができ、燃料の微粒化を促進することができる。
例えば、燃料ノズルの回転半径を43mmとした場合、孔長さは3mm〜3.7mmが望ましい。孔長さの下限値である3mmは、薄く加工できる寸法として設定される。この場合、噴霧孔に面する上流側の空間の中心軸線方向の幅は、例えば、8.5mmとされる。
The hole length of the spray hole was set to be 0.070 to 0.086 times the rotation radius of the fuel nozzle, and the hole length was set short. Thereby, the Weber number of the fuel flowing through the spray holes can be reduced, and the atomization of the fuel can be promoted.
For example, when the rotation radius of the fuel nozzle is 43 mm, the hole length is desirably 3 mm to 3.7 mm. The lower limit of the hole length, 3 mm, is set as a dimension that can be processed thinly. In this case, the width of the upstream space facing the spray hole in the direction of the central axis is, for example, 8.5 mm.

さらに、本発明の遠心噴霧燃焼器では、前記噴霧孔は、前記燃焼室に設けられた酸化剤供給部側に向けて傾斜されていることを特徴とする。   Furthermore, in the centrifugal spray combustor according to the present invention, the spray hole is inclined toward an oxidant supply unit provided in the combustion chamber.

燃焼室に設けられた酸化剤供給部側に向けて噴霧孔を傾斜させることで、噴霧孔から噴霧された燃料を酸化剤の流れに交差させて衝突させることができる。これにより、燃料流が引きちぎられやすくなり、燃料の微粒化を促進することができる。
噴霧孔の傾斜角度は、例えば回転軸線に直交する半径方向を0°とした場合に、0°(0°を含まず)〜75°とされる。
By inclining the spray holes toward the oxidant supply section provided in the combustion chamber, the fuel sprayed from the spray holes can collide with the flow of the oxidant. Thereby, the fuel flow is easily torn off and the atomization of the fuel can be promoted.
The inclination angle of the spray hole is, for example, 0 ° (not including 0 °) to 75 ° when the radial direction orthogonal to the rotation axis is 0 °.

さらに、本発明の遠心噴霧燃焼器では、前記噴霧孔は、前記燃料ノズルの外周回りに45°以下の角度ピッチで複数形成されていることを特徴とする。   Furthermore, in the centrifugal spray combustor of the present invention, a plurality of the spray holes are formed at an angular pitch of 45 ° or less around the outer periphery of the fuel nozzle.

噴霧孔を、燃料ノズルの外周回りに45°以下の角度ピッチで複数形成することにより、多くの噴霧孔を形成することとした。これにより、周方向に均一な噴霧濃度とすることができ、燃焼効率を向上させることができる。   Many spray holes are formed by forming a plurality of spray holes at an angular pitch of 45 ° or less around the outer periphery of the fuel nozzle. Thereby, it can be set as the spray concentration uniform in the circumferential direction, and combustion efficiency can be improved.

さらに、本発明の遠心噴霧燃焼器では、前記噴霧孔が複数形成され、各前記噴霧孔の出口が、前記中心軸線方向にずらして形成されていることを特徴とする。   Furthermore, in the centrifugal spray combustor of the present invention, a plurality of the spray holes are formed, and outlets of the spray holes are formed so as to be shifted in the central axis direction.

各噴霧孔の出口が中心軸線方向にずらして形成されているので、中心軸線方向に均一な噴霧濃度とすることができ、燃焼効率を向上させることができる。
例えば、各噴霧孔は、隣り合う噴霧孔が交互に中心軸線方向にずらされた千鳥配置とすることができる。
Since the outlet of each spray hole is formed so as to be shifted in the central axis direction, the spray concentration can be uniform in the central axis direction, and the combustion efficiency can be improved.
For example, each spray hole can have a staggered arrangement in which adjacent spray holes are alternately shifted in the central axis direction.

また、本発明の飛昇体は、上記のいずれかに記載された遠心噴霧燃焼器と、該遠心噴霧燃焼器によって生成された燃焼ガスによって駆動されるタービンとを備えていることを特徴とする。   Moreover, the flying body of the present invention includes the centrifugal spray combustor described in any of the above, and a turbine driven by combustion gas generated by the centrifugal spray combustor.

上記のいずれかの遠心噴霧燃焼器を備えているので、燃焼効率の良い推進器を備えた飛昇体を提供することができる。   Since any one of the above centrifugal spray combustors is provided, a flying object including a propulsion device with good combustion efficiency can be provided.

微粒化性能を向上させることができるので、ガソリン系燃料JP-4に比べて灯油系燃料JetA-1のような低質の燃料に対しても燃焼効率を向上させることができる。   Since the atomization performance can be improved, combustion efficiency can be improved even for a low-quality fuel such as kerosene fuel JetA-1 as compared with gasoline fuel JP-4.

本発明の第1実施形態に係る遠心噴霧燃焼器を示した縦断面図である。It is the longitudinal section showing the centrifugal spray combustor concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1の遠心噴霧燃焼器の要部を拡大して示した部分拡大縦断面図である。It is the elements on larger scale which expanded and showed the principal part of the centrifugal spray combustor of FIG. 図1の遠心噴霧燃焼器の要部を拡大して示した部分拡大縦断面図である。It is the elements on larger scale which expanded and showed the principal part of the centrifugal spray combustor of FIG. 図1の燃料ノズルに形成された複数の噴霧孔が示された斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a plurality of spray holes formed in the fuel nozzle of FIG. 1. 本発明の第2実施形態に係る遠心噴霧燃焼器を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the centrifugal spray combustor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る遠心噴霧燃焼器の要部を示し、(a)は燃料ノズルに形成された複数の噴霧孔が示された斜視図、(b)は燃料ノズルまわりを示した縦断面図である。The principal part of the centrifugal spray combustor which concerns on 3rd Embodiment of this invention is shown, (a) is the perspective view in which the several spray hole formed in the fuel nozzle was shown, (b) showed the surroundings of the fuel nozzle It is a longitudinal cross-sectional view.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
図1には、本実施形態に係る遠心噴霧燃焼器1の要部が示されている。遠心噴霧燃焼器1は、飛昇体のエンジン(推進器)の燃焼器として用いられる。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below.
The principal part of the centrifugal spray combustor 1 which concerns on this embodiment is shown by FIG. The centrifugal spray combustor 1 is used as a combustor of a flying body engine (propulsion device).

遠心噴霧燃焼器1は、中心軸線(回転軸線)A1回りに回転する回転体3と、回転体3の外周側に位置する燃焼室5とを備えている。   The centrifugal spray combustor 1 includes a rotating body 3 that rotates around a central axis (rotating axis) A1 and a combustion chamber 5 that is positioned on the outer peripheral side of the rotating body 3.

回転体3は、円筒部3aと、円筒部3aの一端に接続された円板部3bとを備えている。円筒部3aと円板部3bとは一体で形成されており、これらの内部には、連通した空間3cが形成されている。空間3cには、図示しない燃料供給部から、JP-4に比べて粘性係数および表面張力が大きい低質な灯油系燃料JetA-1等の燃料Fが矢印B1方向から供給される。   The rotating body 3 includes a cylindrical portion 3a and a disc portion 3b connected to one end of the cylindrical portion 3a. The cylindrical portion 3a and the disc portion 3b are integrally formed, and a communicating space 3c is formed inside these portions. A fuel F such as a low-quality kerosene-based fuel JetA-1 having a viscosity coefficient and a surface tension larger than those of JP-4 is supplied to the space 3c from the direction of arrow B1 from a fuel supply unit (not shown).

円筒部3aは、中空状のパイプ形状とされており、燃料Fを円板部3b側に供給する導入部となっている。
円板部3bは、円筒部3aの下流側端部に接続されており、円筒部3aよりも大きい外径を有している。円板部3bの外周には、燃料Fを噴霧する燃料ノズル3dを備えている。円板部3bの半径は、燃料ノズル3dの回転半径Rとなっており、この回転半径Rは、中心軸線A1から燃料ノズル3dの外周端までの距離となっている。
The cylindrical portion 3a has a hollow pipe shape and serves as an introduction portion that supplies the fuel F to the disk portion 3b side.
The disc part 3b is connected to the downstream end part of the cylindrical part 3a, and has an outer diameter larger than that of the cylindrical part 3a. A fuel nozzle 3d for spraying fuel F is provided on the outer periphery of the disc portion 3b. The radius of the disk portion 3b is the rotation radius R of the fuel nozzle 3d, and this rotation radius R is the distance from the central axis A1 to the outer peripheral end of the fuel nozzle 3d.

燃料ノズル3dには、複数の噴霧孔3eが形成されている。それぞれの噴霧孔3eは、中心軸線A1に直交するとともに半径方向に向けて形成されている。図2に示すように、噴霧孔3eの内径はdとされ、孔長さはLとされている。図3に示すように、噴霧孔3eの孔径dは、噴霧孔3eの上流端に面する空間3cの外周端3c1における軸方向距離Dよりも小さい寸法とされている。   A plurality of spray holes 3e are formed in the fuel nozzle 3d. Each spray hole 3e is formed perpendicular to the central axis A1 and radially. As shown in FIG. 2, the inner diameter of the spray hole 3e is d, and the hole length is L. As shown in FIG. 3, the hole diameter d of the spray hole 3e is smaller than the axial distance D at the outer peripheral end 3c1 of the space 3c facing the upstream end of the spray hole 3e.

燃焼室5は、飛昇体の本体側に固定されており、回転体3の燃料ノズル3dの外周側を覆うように設けられている。燃焼室5は、燃料ノズル3dに対向する位置に接続部5aを有し、接続部5aの外周側には着火燃焼部5bを有している。着火燃焼部5bの中心軸線A1方向における下流側(図1において右側)には、希釈部5cが設けられている。希釈部5cの下流側には、図示しないタービンが設けられている。   The combustion chamber 5 is fixed to the main body side of the flying body, and is provided so as to cover the outer peripheral side of the fuel nozzle 3d of the rotating body 3. The combustion chamber 5 has a connection portion 5a at a position facing the fuel nozzle 3d, and an ignition combustion portion 5b on the outer peripheral side of the connection portion 5a. A dilution section 5c is provided on the downstream side (right side in FIG. 1) in the direction of the central axis A1 of the ignition combustion section 5b. A turbine (not shown) is provided on the downstream side of the dilution section 5c.

円筒部3aとは反対側に位置する接続部5aの壁部(図1において右側壁部)5a1には、酸化剤としての空気を供給する1次空気供給部7aが設けられている。着火燃焼部5bには、着火燃焼用の空気を供給する着火燃焼空気供給部7bと、着火のための点火プラグ9とが設けられている。着火燃焼部5bと希釈部5cとの間には、希釈のための希釈空気供給部7cが設けられている。   A primary air supply part 7a for supplying air as an oxidant is provided on the wall part (right side wall part in FIG. 1) 5a1 of the connection part 5a located on the opposite side to the cylindrical part 3a. The ignition / combustion unit 5b is provided with an ignition / combustion air supply unit 7b for supplying ignition / combustion air and an ignition plug 9 for ignition. A dilution air supply unit 7c for dilution is provided between the ignition combustion unit 5b and the dilution unit 5c.

上記構成の遠心噴霧燃焼器1は、以下のように動作する。
図示しない燃料供給部から燃料Fが回転体3の円筒部3a内の空間3cに供給される。燃料Fは、円筒部3a内を通過しつつ、中心軸線A1回りに回転する遠心力によって、円板部3b内を半径方向外側に流れる。燃料Fは、燃料ノズル3dの噴霧孔3eに到達し、噴霧孔3eを通過した後に、燃焼室5内へと導かれる。
燃料ノズル3dの噴霧孔3eから燃料Fが離脱する際に、燃料Fが微粒化されて燃焼室5の接続部5a内へと導かれる。接続部5aへと導かれた燃料Fは、1次空気供給部7aから供給された空気と混合しながら、着火燃焼部5bへと導かれる。着火燃焼部5bでは、着火燃焼空気供給部7bから供給された空気とともに着火燃焼させられる。着火の際には、点火プラグ9が用いられる。
The centrifugal spray combustor 1 configured as described above operates as follows.
Fuel F is supplied from a fuel supply unit (not shown) to the space 3c in the cylindrical portion 3a of the rotor 3. The fuel F flows radially outward in the disk portion 3b by centrifugal force rotating around the central axis A1 while passing through the cylindrical portion 3a. The fuel F reaches the spray hole 3e of the fuel nozzle 3d, passes through the spray hole 3e, and is guided into the combustion chamber 5.
When the fuel F is detached from the spray hole 3e of the fuel nozzle 3d, the fuel F is atomized and guided into the connection portion 5a of the combustion chamber 5. The fuel F guided to the connection part 5a is guided to the ignition combustion part 5b while being mixed with the air supplied from the primary air supply part 7a. In the ignition combustion part 5b, it is made to ignite and burn with the air supplied from the ignition combustion air supply part 7b. At the time of ignition, a spark plug 9 is used.

着火燃焼部5bにて着火燃焼した燃焼ガスは、希釈空気供給部7cから供給された空気によって希釈された後に、希釈部5cへ導かれる。
希釈部5cへ導かれた燃焼ガスは、燃焼室5の外部に位置するタービン(図示せず)へと導かれる。タービンは、燃焼ガスによって中心軸線A1回りに回転駆動されて、飛昇体の推進力を発生する。タービンの回転動力の一部は、回転体3の回転動力として用いられる。
The combustion gas ignited and combusted in the ignition / combustion unit 5b is introduced into the dilution unit 5c after being diluted with the air supplied from the dilution air supply unit 7c.
The combustion gas guided to the dilution unit 5 c is guided to a turbine (not shown) located outside the combustion chamber 5. The turbine is rotationally driven around the central axis A1 by the combustion gas, and generates a propelling force of the flying body. A part of the rotational power of the turbine is used as the rotational power of the rotating body 3.

本実施形態の燃料ノズル3dの噴霧孔3eの孔径dは、燃料ノズル3dの回転半径Rに対して、0.044倍〜0.116倍とされている。このように噴霧孔3eの孔径を大きく設定して、燃料Fの微粒化を促進することができる。具体的には、図2に示すように、噴霧孔3e内を流れる燃料Fは、噴霧孔3eの内周面を伝って流れるため、噴霧孔3eの孔径を大きくして内周面の面積を大きくすることによって、燃料Fのフィルム厚さtを小さくする。これにより、燃料Fの微粒化が促進されることになる。したがって、灯油系燃料JetA-1のような低質の燃料に対しても燃焼効率を向上させることができる。
例えば、燃料ノズル3dの回転半径Rを43mmとした場合、噴霧孔3eの孔径dは1.9mm〜5mmとするのが好ましい。噴霧孔3eの孔径dの上限は、噴霧孔3eに面する上流側の空間3cの大きさに依存し、この空間の中心軸線方向の幅である軸方向距離D(図3参照)が8.5mmの場合には、孔径は5mmが上限となる。
The diameter d of the spray hole 3e of the fuel nozzle 3d of the present embodiment is 0.044 times to 0.116 times the rotation radius R of the fuel nozzle 3d. Thus, the atomization of the fuel F can be promoted by setting the hole diameter of the spray hole 3e large. Specifically, as shown in FIG. 2, since the fuel F flowing in the spray hole 3e flows along the inner peripheral surface of the spray hole 3e, the diameter of the spray hole 3e is increased to increase the area of the inner peripheral surface. By increasing the thickness, the film thickness t of the fuel F is reduced. Thereby, atomization of the fuel F is promoted. Therefore, the combustion efficiency can be improved even for a low-quality fuel such as kerosene-based fuel JetA-1.
For example, when the rotation radius R of the fuel nozzle 3d is 43 mm, the hole diameter d of the spray hole 3e is preferably 1.9 mm to 5 mm. The upper limit of the hole diameter d of the spray hole 3e depends on the size of the upstream space 3c facing the spray hole 3e, and the axial distance D (see FIG. 3) which is the width in the central axis direction of this space is 8. In the case of 5 mm, the upper limit of the hole diameter is 5 mm.

さらに、燃料ノズル3dの回転半径Rを43mm〜113mmとするのが好ましい。このように回転半径Rを増大して遠心力を増大することができる。これにより、燃料Fのフィルム厚さtをより小さくして、燃料Fの微粒化を促進することができる。   Furthermore, the rotation radius R of the fuel nozzle 3d is preferably 43 mm to 113 mm. As described above, the centrifugal radius can be increased by increasing the rotation radius R. Thereby, the film thickness t of the fuel F can be made smaller and atomization of the fuel F can be promoted.

さらに、噴霧孔3eの孔長さLは、燃料ノズル3dの回転半径Rに対して、0.070倍〜0.086倍とされているのが好ましい。このように孔長さLを短く設定することで、噴霧孔3eを流れる燃料Fのウェーバー数を小さくすることができ、燃料の微粒化をさらに促進することができる。
例えば、燃料ノズル3dの回転半径Rを43mmとした場合、孔長さLは3mm〜3.7mm望ましい。孔長さLの下限値である3mmは、薄く加工できる寸法として設定される。この場合、噴霧孔3eに面する上流側の空間3cの中心軸線方向の幅である軸方向距離Dは、例えば、8.5mmとされる。
Furthermore, it is preferable that the hole length L of the spray hole 3e is 0.070 to 0.086 times the rotation radius R of the fuel nozzle 3d. Thus, by setting the hole length L short, the number of Webers of the fuel F flowing through the spray holes 3e can be reduced, and the atomization of the fuel can be further promoted.
For example, when the rotation radius R of the fuel nozzle 3d is 43 mm, the hole length L is desirably 3 mm to 3.7 mm. The lower limit of 3 mm for the hole length L is set as a dimension that can be processed thinly. In this case, the axial distance D, which is the width in the central axial direction of the upstream space 3c facing the spray hole 3e, is, for example, 8.5 mm.

さらに、図4に示すように、燃料ノズル3dの外周面に形成された複数の噴霧孔3eの数を多く設定することが好ましい。具体的には、燃料ノズル3dの外周回りに45°以下の角度ピッチで噴霧孔3eを形成する。例えば、噴霧孔3eを32個以下とすることが好ましい。
このように、多くの噴霧孔3eを形成することで、周方向に均一な噴霧濃度とすることができ、燃焼効率を向上させることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, it is preferable to set a large number of the plurality of spray holes 3e formed on the outer peripheral surface of the fuel nozzle 3d. Specifically, the spray holes 3e are formed at an angular pitch of 45 ° or less around the outer periphery of the fuel nozzle 3d. For example, the number of spray holes 3e is preferably 32 or less.
Thus, by forming many spray holes 3e, it is possible to obtain a uniform spray concentration in the circumferential direction, and to improve the combustion efficiency.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図5を用いて説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、噴霧孔3eの向きが異なる点で相違し、その他は同様である。したがって、第1実施形態と共通する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that the direction of the spray hole 3e is different, and the others are the same. Therefore, the same reference numerals are assigned to configurations common to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

本実施形態の噴霧孔3eは、燃焼室5の接続部5aに設けられた1次空気供給部7a側(円筒部3aとは反対側)に向けて傾斜されている。すなわち、噴霧孔3eの傾斜角度αは、中心軸線A1に直交する半径方向を0°とした場合に、0°(0°を含まず)〜75°とされる。
例えば、燃料ノズル3dの回転半径Rを43mmとした場合、円板部3bの空間3cの外周端3c1の円筒部3a側における角部3c2を通過する中心軸線A1に対する直交面P1から、噴霧孔3eの出口部の中心までの中心軸線A1方向の距離xは、0(0を含まず)〜13.1mmとされる。距離xの最大値である13.1mmは、最小の孔径dを1.9mmとした場合、噴霧孔3e出口を最も軸方向下流(図5において右側)に位置させた場合の孔中心位置となる。また、噴霧孔3eの傾斜角度αの最大値である75°は、この位置のときの値である。このとき、噴霧孔3eの孔長さLは3mmとされ、噴霧孔3eの入口(上流)位置は、円筒部3a側における角部3c2に最も近い位置とされる。
The spray hole 3e of this embodiment is inclined toward the primary air supply part 7a side (the opposite side to the cylindrical part 3a) provided in the connection part 5a of the combustion chamber 5. That is, the inclination angle α of the spray hole 3e is set to 0 ° (not including 0 °) to 75 ° when the radial direction orthogonal to the central axis A1 is set to 0 °.
For example, when the rotation radius R of the fuel nozzle 3d is 43 mm, the spray hole 3e from the orthogonal plane P1 with respect to the central axis A1 passing through the corner portion 3c2 on the cylindrical portion 3a side of the outer peripheral end 3c1 of the space 3c of the disc portion 3b. The distance x in the direction of the central axis A1 to the center of the outlet portion is set to 0 (not including 0) to 13.1 mm. The maximum value of the distance x of 13.1 mm is the hole center position when the spray hole 3e outlet is positioned most downstream in the axial direction (right side in FIG. 5) when the minimum hole diameter d is 1.9 mm. . Further, 75 ° which is the maximum value of the inclination angle α of the spray hole 3e is a value at this position. At this time, the hole length L of the spray hole 3e is 3 mm, and the inlet (upstream) position of the spray hole 3e is a position closest to the corner 3c2 on the cylindrical part 3a side.

このように、本実施形態では、燃焼室5の接続部5aに設けられた1次空気供給部7a側に向けて噴霧孔3eを傾斜させることで、噴霧孔3eから噴霧された燃料Fを1次空気の流れに交差させて衝突させることができる。これにより、燃料Fの流れが引きちぎられやすくなり、燃料Fの微粒化を促進することができる。   Thus, in this embodiment, the fuel F sprayed from the spray hole 3e is 1 by inclining the spray hole 3e toward the primary air supply part 7a provided in the connection part 5a of the combustion chamber 5. It can collide with the next air flow. Thereby, the flow of the fuel F becomes easy to be torn off, and atomization of the fuel F can be promoted.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図6を用いて説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、噴霧孔3eの位置が異なる点で相違し、その他は同様である。したがって、第1実施形態と共通する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that the positions of the spray holes 3e are different, and the others are the same. Therefore, the same reference numerals are assigned to configurations common to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図6(a)に示されているように、各噴霧孔3eの出口が、中心軸線A1方向にずらして形成されている。具体的には、各噴霧孔3eは、隣り合う噴霧孔3eが交互に中心軸線A1方向にずらされた千鳥配置とされている。   As shown in FIG. 6A, the outlets of the spray holes 3e are formed so as to be shifted in the direction of the central axis A1. Specifically, each spray hole 3e has a staggered arrangement in which adjacent spray holes 3e are alternately shifted in the direction of the central axis A1.

噴霧孔3eの出口中心の位置は、図6(b)に示されているように、円板部3bの空間3cの外周端3c1の円筒部3a側における角部3c2を通過する中心軸線A1の直交面P1から中心軸線A1方向(同図における距離x参照)に、燃料ノズル3dの回転半径Rに対して、0(0を含まず)〜0.018の範囲で設定される。
例えば、燃料ノズル3dの回転半径Rを43mmとした場合、距離xは、0(0を含まず)〜7.6mmとされる。
As shown in FIG. 6B, the position of the outlet center of the spray hole 3e is that of the central axis A1 passing through the corner 3c2 on the cylindrical portion 3a side of the outer peripheral end 3c1 of the space 3c of the disc portion 3b. From the orthogonal plane P1 to the central axis A1 direction (see distance x in the figure), the rotation radius R of the fuel nozzle 3d is set in the range of 0 (not including 0) to 0.018.
For example, when the rotation radius R of the fuel nozzle 3d is 43 mm, the distance x is 0 (excluding 0) to 7.6 mm.

このように、本実施形態では、各噴霧孔3eの出口が中心軸線A1方向にずらして形成されているので、中心軸線A1方向に均一な噴霧濃度とすることができ、燃焼効率を向上させることができる。距離xの最大値である7.6mmは、最小の孔径dを1.9mmとした場合、噴霧孔3e出口を最も軸方向下流(図6において右側)に位置させた場合の孔中心位置となる。   Thus, in this embodiment, since the exit of each spray hole 3e is shifted and formed in the direction of the central axis A1, the spray concentration can be uniform in the direction of the central axis A1, and the combustion efficiency can be improved. Can do. The maximum value of 7.6 mm of the distance x is the hole center position when the spray hole 3e outlet is positioned most downstream in the axial direction (right side in FIG. 6) when the minimum hole diameter d is 1.9 mm. .

1 遠心噴霧燃焼器
3 回転体
3a 円筒部
3b 円板部
3c 空間
3d 燃料ノズル
5 燃焼室
7a 1次空気供給部
7b 着火燃焼空気供給部
7c 希釈空気供給部
9 点火プラグ
A1 中心軸線(回転軸線)
R 回転半径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Centrifugal spray combustor 3 Rotating body 3a Cylindrical part 3b Disk part 3c Space 3d Fuel nozzle 5 Combustion chamber 7a Primary air supply part 7b Ignition combustion air supply part 7c Diluted air supply part 9 Spark plug A1 Center axis (rotation axis)
R turning radius

Claims (6)

中心軸線回りに回転し、内部に供給された燃料を、外周に形成された燃料ノズルの噴霧孔から外周側に向けて噴霧する回転体と、
前記回転体の外周側に設けられ、前記噴霧孔から噴霧された燃料を燃焼させる燃焼室と、
を備え、
前記噴霧孔の孔径は、前記燃料ノズルの回転半径に対して、0.044倍〜0.116倍とされ
前記噴霧孔の孔長さは、前記燃料ノズルの回転半径に対して、0.070倍〜0.086倍とされていることを特徴とする遠心噴霧燃焼器。
A rotating body that rotates around a central axis and sprays fuel supplied to the inside from a spray hole of a fuel nozzle formed on the outer periphery toward the outer periphery;
A combustion chamber that is provided on the outer peripheral side of the rotating body and burns fuel sprayed from the spray holes;
With
The diameter of the spray hole is 0.044 times to 0.116 times the rotation radius of the fuel nozzle ,
The centrifugal spray combustor characterized in that the hole length of the spray hole is 0.070 to 0.086 times the rotation radius of the fuel nozzle .
前記燃料ノズルの回転半径は、43mm〜113mmとされていることを特徴とする請求項1に記載の遠心噴霧燃焼器。   The centrifugal spray combustor according to claim 1, wherein a rotation radius of the fuel nozzle is 43 mm to 113 mm. 前記噴霧孔は、前記燃焼室に設けられた酸化剤供給部側に向けて傾斜されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の遠心噴霧燃焼器。 The centrifugal spray combustor according to claim 1 or 2 , wherein the spray hole is inclined toward an oxidant supply unit provided in the combustion chamber. 前記噴霧孔は、前記燃料ノズルの外周回りに45°以下の角度ピッチで複数形成されていることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の遠心噴霧燃焼器。 The centrifugal spray combustor according to any one of claims 1 to 3 , wherein a plurality of the spray holes are formed at an angular pitch of 45 ° or less around the outer periphery of the fuel nozzle. 前記噴霧孔が複数形成され、
各前記噴霧孔の出口が、前記中心軸線方向にずらして形成されていることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の遠心噴霧燃焼器。
A plurality of the spray holes are formed,
The centrifugal spray combustor according to any one of claims 1 to 4 , wherein an outlet of each spray hole is formed so as to be shifted in the central axis direction.
請求項1からのいずれかに記載された遠心噴霧燃焼器と、
該遠心噴霧燃焼器によって生成された燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
を備えていることを特徴とする飛昇体。
A centrifugal spray combustor according to any of claims 1 to 5 ;
A turbine driven by combustion gas generated by the centrifugal spray combustor;
A flying object characterized by comprising:
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