JP2003329245A - ガスタービンエンジンの燃焼器用の環状一体形の波形ライナ - Google Patents
ガスタービンエンジンの燃焼器用の環状一体形の波形ライナInfo
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/002—Wall structures
Landscapes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービン（１０）の燃焼器（１６）用の
環状一体形のライナ（３２、３４）。 【解決手段】 このライナ（３２、３４）は、燃焼器
（１６）の上流端に隣接する第１の端部（４２）と、燃
焼器（１６）の下流端に隣接する第２の端部（５０）
と、第１及び第２の端部（４２、５０）の間に設置され
た複数の波形（５４）とを含み、各波形（５４）は、振
幅（５６）及び隣接する波形（５４）間の波長（５８）
を有しており、振幅（５６）及び／又は隣接する波形
（５４）間の波長（５８）の少なくとも１つのは、第１
の端部（４２）から第２の端部（５０）まで可変であ
る。
環状一体形のライナ（３２、３４）。 【解決手段】 このライナ（３２、３４）は、燃焼器
（１６）の上流端に隣接する第１の端部（４２）と、燃
焼器（１６）の下流端に隣接する第２の端部（５０）
と、第１及び第２の端部（４２、５０）の間に設置され
た複数の波形（５４）とを含み、各波形（５４）は、振
幅（５６）及び隣接する波形（５４）間の波長（５８）
を有しており、振幅（５６）及び／又は隣接する波形
（５４）間の波長（５８）の少なくとも１つのは、第１
の端部（４２）から第２の端部（５０）まで可変であ
る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、一般的にガスター
ビンエンジンの燃焼器用のライナに関し、具体的には、
波形の振幅及び／又は隣接する波形間の波長が上流端か
ら下流端まで変化する実質的に正弦波形の断面を有する
環状一体形の波形ライナに関する。
ビンエンジンの燃焼器用のライナに関し、具体的には、
波形の振幅及び／又は隣接する波形間の波長が上流端か
ら下流端まで変化する実質的に正弦波形の断面を有する
環状一体形の波形ライナに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼器ライナは、一般的にエンジンの圧
縮機とタービン部分との間に設置されたガスタービンエ
ンジンの燃焼部分において用いられるが、このようなラ
イナは、アフタバーナを用いる航空機エンジンの排気部
分においても用いることができる。燃焼器は、一般的に
外部ケーシングと、燃料が燃焼されて非常に高い温度
（例えば、３０００°Ｆ（１６５０°Ｃ）又はそれより
更に高い温度）で高温ガスを生成する内部燃焼器とを含
む。この非常に高い熱がタービンに流出する前に、該高
い熱により燃焼器ケース及び周囲のエンジンが損傷する
のを防止するために、熱シールド又は燃焼器ライナが燃
焼器の内部に設けられる。
縮機とタービン部分との間に設置されたガスタービンエ
ンジンの燃焼部分において用いられるが、このようなラ
イナは、アフタバーナを用いる航空機エンジンの排気部
分においても用いることができる。燃焼器は、一般的に
外部ケーシングと、燃料が燃焼されて非常に高い温度
（例えば、３０００°Ｆ（１６５０°Ｃ）又はそれより
更に高い温度）で高温ガスを生成する内部燃焼器とを含
む。この非常に高い熱がタービンに流出する前に、該高
い熱により燃焼器ケース及び周囲のエンジンが損傷する
のを防止するために、熱シールド又は燃焼器ライナが燃
焼器の内部に設けられる。
【０００３】ライナ設計の１つの形式は、ろう付けによ
り結合された多数の環状の金属薄板バンドを含み、各バ
ンドは、形成された後にナゲット冷却孔及び指向性希釈
孔を組み入れるために穿孔加工を施される。次に各バン
ドは、隣接するバンドに仮付け溶接されてろう付けさ
れ、「腹バンド」として知られる補強材が金属薄板バン
ドに仮付け溶接されてろう付けされる。このライナの製
作は、主として補強材及び金属薄板バンドに施されるろ
う付け工程の非能率のために、手間がかかりしかも難し
いことが判っている。
り結合された多数の環状の金属薄板バンドを含み、各バ
ンドは、形成された後にナゲット冷却孔及び指向性希釈
孔を組み入れるために穿孔加工を施される。次に各バン
ドは、隣接するバンドに仮付け溶接されてろう付けさ
れ、「腹バンド」として知られる補強材が金属薄板バン
ドに仮付け溶接されてろう付けされる。このライナの製
作は、主として補強材及び金属薄板バンドに施されるろ
う付け工程の非能率のために、手間がかかりしかも難し
いことが判っている。
【０００４】複数の個々の金属薄板バンドを排除するた
めに、環状一体形の金属薄板ライナ設計が開発されてき
ており、それらは、特許文献１、特許文献２、特許文献
３、特許文献４及び特許文献５に開示されている。これ
らの特許の各々は、主として一体形のライナの様々な冷
却態様に関するものであるが、かかるライナの別の構成
が、波形の壁面を形成するように波形にされたものとし
て開示されていることに注目されたい。このようにし
て、そのようなライナに対する耐座屈性及びライナ変形
の制限が、改善されている。波形は、浅い正弦波形をも
つのが好ましいが、各波形（波）の振幅及び隣接する波
形（波）間の波長は、ライナの軸方向長さにわたって実
質的に一様であるものとして図示されまた説明されてい
る。
めに、環状一体形の金属薄板ライナ設計が開発されてき
ており、それらは、特許文献１、特許文献２、特許文献
３、特許文献４及び特許文献５に開示されている。これ
らの特許の各々は、主として一体形のライナの様々な冷
却態様に関するものであるが、かかるライナの別の構成
が、波形の壁面を形成するように波形にされたものとし
て開示されていることに注目されたい。このようにし
て、そのようなライナに対する耐座屈性及びライナ変形
の制限が、改善されている。波形は、浅い正弦波形をも
つのが好ましいが、各波形（波）の振幅及び隣接する波
形（波）間の波長は、ライナの軸方向長さにわたって実
質的に一様であるものとして図示されまた説明されてい
る。
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１１８５４８号公報
【特許文献２】特開平０４−２８３３１５号公報
【特許文献３】特開平０４−２８３３１６号公報
【特許文献４】米国特許第５，４６５，５７２号公報
【特許文献５】米国特許第５，４８３，７９４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一体形の金属薄板ライ
ナに対する剛度要件は、或る個所が他の個所より弱くな
ることになるので、その軸方向長さにわたって変化する
傾向にあることが判っている。従って、ライナの要求に
応じてその軸方向長さに沿う可変の剛度の大きさをもつ
ような、ガスタービンエンジン燃焼器に用いられる環状
一体形の波形ライナが、開発されるのが望ましいであろ
う。かかるライナが、該ライナがその上流端及び下流端
で取り付けられる方法を含めて、より容易に製作されか
つ組み立てられることもまた望ましいであろう。
ナに対する剛度要件は、或る個所が他の個所より弱くな
ることになるので、その軸方向長さにわたって変化する
傾向にあることが判っている。従って、ライナの要求に
応じてその軸方向長さに沿う可変の剛度の大きさをもつ
ような、ガスタービンエンジン燃焼器に用いられる環状
一体形の波形ライナが、開発されるのが望ましいであろ
う。かかるライナが、該ライナがその上流端及び下流端
で取り付けられる方法を含めて、より容易に製作されか
つ組み立てられることもまた望ましいであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の例示的な
実施形態では、ガスタービンエンジンの燃焼器用の環状
一体形のライナが開示されており、該ライナは、燃焼器
の上流端に隣接する第１の端部と、燃焼器の下流端に隣
接する第２の端部と、第１及び第２の端部の間に設置さ
れた複数の波形を含み、各波形は振幅及び隣接する波形
間の波長を有しており、波形の振幅は第１の端部から第
２の端部まで可変である。隣接する波形間の波長は、ラ
イナの第1の端部から第２の端部まで実質的に等しいか
又は可変とすることができる。
実施形態では、ガスタービンエンジンの燃焼器用の環状
一体形のライナが開示されており、該ライナは、燃焼器
の上流端に隣接する第１の端部と、燃焼器の下流端に隣
接する第２の端部と、第１及び第２の端部の間に設置さ
れた複数の波形を含み、各波形は振幅及び隣接する波形
間の波長を有しており、波形の振幅は第１の端部から第
２の端部まで可変である。隣接する波形間の波長は、ラ
イナの第1の端部から第２の端部まで実質的に等しいか
又は可変とすることができる。
【０００８】本発明の第２の例示的な実施形態では、ガ
スタービンエンジンの燃焼器用の環状一体形のライナが
開示されており、該ライナは、燃焼器の上流端に隣接す
る第１の端部と、燃焼器の下流端に隣接する第２の端部
と、第１及び第２の端部の間に設置された複数の波形と
を含み、各波形は振幅及び隣接する波形の間の波長を有
しており、隣接する波形間の波長は第１の端部から第２
の端部まで可変である。各波形の振幅は、ライナの第１
の端部から第２の端部まで実質的に等しいか又は可変と
することができる。
スタービンエンジンの燃焼器用の環状一体形のライナが
開示されており、該ライナは、燃焼器の上流端に隣接す
る第１の端部と、燃焼器の下流端に隣接する第２の端部
と、第１及び第２の端部の間に設置された複数の波形と
を含み、各波形は振幅及び隣接する波形の間の波長を有
しており、隣接する波形間の波長は第１の端部から第２
の端部まで可変である。各波形の振幅は、ライナの第１
の端部から第２の端部まで実質的に等しいか又は可変と
することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】さて、図面においては同一の符号
は各図を通して同じ要素を示しているが、この図面を詳
細に参照すると、図１は、直列に流体連通した、低圧圧
縮機１２、高圧圧縮機１４、及び燃焼器１６を有する例
示的なガスタービンエンジン１０を示す。燃焼器１６
は、従来通りの方法で燃焼ガスを発生し、該燃焼ガスは
高圧タービンノズル組立体１８を介して燃焼器１６から
吐出され、次にこの燃焼ガスは高圧タービンノズル組立
体１８から通常の高圧タービン２０に流され、次に通常
の低圧タービン２２に流される。高圧タービン２０は適
当なシャフト２４を介して高圧圧縮機１４を駆動し、一
方、低圧タービン２２は別の適当なシャフト２６を介し
て低圧圧縮機１２を駆動し、これら全てが長手方向すな
わち軸方向の中心軸線２８の周りに同軸に配置されてい
る。
は各図を通して同じ要素を示しているが、この図面を詳
細に参照すると、図１は、直列に流体連通した、低圧圧
縮機１２、高圧圧縮機１４、及び燃焼器１６を有する例
示的なガスタービンエンジン１０を示す。燃焼器１６
は、従来通りの方法で燃焼ガスを発生し、該燃焼ガスは
高圧タービンノズル組立体１８を介して燃焼器１６から
吐出され、次にこの燃焼ガスは高圧タービンノズル組立
体１８から通常の高圧タービン２０に流され、次に通常
の低圧タービン２２に流される。高圧タービン２０は適
当なシャフト２４を介して高圧圧縮機１４を駆動し、一
方、低圧タービン２２は別の適当なシャフト２６を介し
て低圧圧縮機１２を駆動し、これら全てが長手方向すな
わち軸方向の中心軸線２８の周りに同軸に配置されてい
る。
【００１０】図２に見られるように、燃焼器１６は更
に、外側ライナ３２、内側ライナ３４、及び該燃焼器の
上流端に設置されたドーム３６により形成された燃焼室
３０を含む。燃料／空気ミキサ３８が、燃料と空気の混
合気を燃焼室３０内に導入するようにドーム３６の内部
に設置され、該燃焼室３０において燃料と空気の混合気
が点火器（図示せず）により点火されて燃焼ガスが生成
され、該燃焼ガスはそれぞれ高圧タービン２０及び低圧
タービン２２を駆動するために用いられることが分かる
であろう。
に、外側ライナ３２、内側ライナ３４、及び該燃焼器の
上流端に設置されたドーム３６により形成された燃焼室
３０を含む。燃料／空気ミキサ３８が、燃料と空気の混
合気を燃焼室３０内に導入するようにドーム３６の内部
に設置され、該燃焼室３０において燃料と空気の混合気
が点火器（図示せず）により点火されて燃焼ガスが生成
され、該燃焼ガスはそれぞれ高圧タービン２０及び低圧
タービン２２を駆動するために用いられることが分かる
であろう。
【００１１】本発明によると、図３及び図４から分かる
ように、外側ライナ３２は形状が環状であり、ある種の
金属薄板から一体形の構造として形成されるのが好まし
い。より具体的には、外側ライナ３２は、燃焼器１６の
上流端に隣接して設置された第１の端部４２を含み、こ
の第１の端部４２は、リベットバンド４０によってカウ
ル４４及びドーム３６に接合される（該リベットバンド
は、次にボルト４６及びナット４８のような機械的継
手、溶接継手、又は類似の取り付け形態によってカウル
４４及びドーム３６に接合される）。従って、外側ライ
ナ３２は、リベット４１を介してリベットバンド４０に
接合されるのが好ましく、従って外側ライナ３２が上流
端４２において該外側ライナ上に形成されたフランジを
もつ必要性が排除されることが分かるであろう。スター
タスロット５５及び５７が、それぞれリベットバンド４
０及び外側ライナの上流端４２に設けられ、外側ライナ
３２の高温側面に沿って冷却フィルムの形成を促進する
のが好ましい。外側ライナ３２はまた、燃焼器１６の下
流端に隣接して設置された第２の端部５０を含み、第２
の端部５０は、リベット５３によってシール組立体５２
に接合されるのが好ましい。このようにして、外側ライ
ナ３２は、該外側ライナが受けるあらゆる熱膨張及び／
又は圧力変動に対応して軸方向に移動することができ
る。
ように、外側ライナ３２は形状が環状であり、ある種の
金属薄板から一体形の構造として形成されるのが好まし
い。より具体的には、外側ライナ３２は、燃焼器１６の
上流端に隣接して設置された第１の端部４２を含み、こ
の第１の端部４２は、リベットバンド４０によってカウ
ル４４及びドーム３６に接合される（該リベットバンド
は、次にボルト４６及びナット４８のような機械的継
手、溶接継手、又は類似の取り付け形態によってカウル
４４及びドーム３６に接合される）。従って、外側ライ
ナ３２は、リベット４１を介してリベットバンド４０に
接合されるのが好ましく、従って外側ライナ３２が上流
端４２において該外側ライナ上に形成されたフランジを
もつ必要性が排除されることが分かるであろう。スター
タスロット５５及び５７が、それぞれリベットバンド４
０及び外側ライナの上流端４２に設けられ、外側ライナ
３２の高温側面に沿って冷却フィルムの形成を促進する
のが好ましい。外側ライナ３２はまた、燃焼器１６の下
流端に隣接して設置された第２の端部５０を含み、第２
の端部５０は、リベット５３によってシール組立体５２
に接合されるのが好ましい。このようにして、外側ライ
ナ３２は、該外側ライナが受けるあらゆる熱膨張及び／
又は圧力変動に対応して軸方向に移動することができ
る。
【００１２】外側ライナ３２は更に、全体を参照符号５
４（図３参照）によって特定された、第１の端部４２と
第２の端部５０との間でその中に形成された複数の波形
を含む。断面（図４参照）で見るとき、それを通して延
びる中立軸線５９（図５参照）により分かるように、波
形５４は、実質的に正弦波形を有することが分かるであ
ろう。図５から分かるように、各波形５４は、所定の振
幅５６と同時に隣接する波形５４間の所定の波長５８を
有する。ライナが実質的に同一の振幅及び波形間の波長
を備える波形を有するものとして開示されている従来技
術と対称的に、外側ライナ３２の波形５４は、可変の振
幅及び／又は隣接する波形間の可変の波長を有するよう
に構成されている。このようにして、外側ライナ３２
は、その最も弱い個所に対して外側ライナ３２を過剰設
計することなく、該ライナの様々な軸方向位置に沿って
所望される任意の剛度を得ることができる。
４（図３参照）によって特定された、第１の端部４２と
第２の端部５０との間でその中に形成された複数の波形
を含む。断面（図４参照）で見るとき、それを通して延
びる中立軸線５９（図５参照）により分かるように、波
形５４は、実質的に正弦波形を有することが分かるであ
ろう。図５から分かるように、各波形５４は、所定の振
幅５６と同時に隣接する波形５４間の所定の波長５８を
有する。ライナが実質的に同一の振幅及び波形間の波長
を備える波形を有するものとして開示されている従来技
術と対称的に、外側ライナ３２の波形５４は、可変の振
幅及び／又は隣接する波形間の可変の波長を有するよう
に構成されている。このようにして、外側ライナ３２
は、その最も弱い個所に対して外側ライナ３２を過剰設
計することなく、該ライナの様々な軸方向位置に沿って
所望される任意の剛度を得ることができる。
【００１３】例えば、外側ライナ３２の中間セクション
６０は、一般的に最も弱く、最も座屈しやすいというこ
とが判っている。従って、中間セクション６０内に設置
された波形６４の振幅６２（図６参照）は、第1の外側
ライナ端部４２に隣接する外側ライナ３２の上流セクシ
ョン７０内に設置された波形６８の振幅６６（図７を参
照）よりも大きいことが好ましい。同様に、中間セクシ
ョン６０内に設置された波形６４の振幅６２は、第２の
外側ライナ端部５０に隣接する外側ライナ３２の下流セ
クション７６内に設置された波形７４の振幅７２（図８
参照）より大きいことが好ましい。第１の外側ライナ端
部４２における外側ライナ３２の固定接合は、第２の外
側ライナ端部５０における固定接合よりも座屈を生じる
危険が僅かに大きく、また第１の外側ライナ端部４２に
おける温度は、一般的に第２の外側ライナ端部５０にお
ける温度よりも高いので、波形６８の振幅６６は、波形
７４の振幅７２に等しいか又はそれより大きいことが好
ましい。
６０は、一般的に最も弱く、最も座屈しやすいというこ
とが判っている。従って、中間セクション６０内に設置
された波形６４の振幅６２（図６参照）は、第1の外側
ライナ端部４２に隣接する外側ライナ３２の上流セクシ
ョン７０内に設置された波形６８の振幅６６（図７を参
照）よりも大きいことが好ましい。同様に、中間セクシ
ョン６０内に設置された波形６４の振幅６２は、第２の
外側ライナ端部５０に隣接する外側ライナ３２の下流セ
クション７６内に設置された波形７４の振幅７２（図８
参照）より大きいことが好ましい。第１の外側ライナ端
部４２における外側ライナ３２の固定接合は、第２の外
側ライナ端部５０における固定接合よりも座屈を生じる
危険が僅かに大きく、また第１の外側ライナ端部４２に
おける温度は、一般的に第２の外側ライナ端部５０にお
ける温度よりも高いので、波形６８の振幅６６は、波形
７４の振幅７２に等しいか又はそれより大きいことが好
ましい。
【００１４】それぞれ中間セクション６０、上流セクシ
ョン７０及び下流セクション７６の波形６４、６８及び
７４の振幅６２、６６及び７２を変化させることと組み
合わせて又はそれとは独立してのいずれかで、その中の
隣接する波形間の波長を変化させることもまた、様々な
軸方向位置における外側ライナ３２の剛度を調節するた
めに用いることができることが判った。従って、外側ラ
イナ３２の中間セクション６０が、最も座屈しやすいと
考えられる場合には、隣接する波形６４間の波長７８
は、上流セクション７０の隣接する波形６８間の波長８
０及び下流セクション７６の隣接する波形７４間の波長
８２より小さいことが好ましい。同様に、上流セクショ
ン７０の隣接する波形６８間の波長８０は、それらのそ
れぞれの振幅に関する上述の理由から、下流セクション
７６の隣接する波形７４間の波長８２に等しいか又はそ
れより小さいことが好ましい。
ョン７０及び下流セクション７６の波形６４、６８及び
７４の振幅６２、６６及び７２を変化させることと組み
合わせて又はそれとは独立してのいずれかで、その中の
隣接する波形間の波長を変化させることもまた、様々な
軸方向位置における外側ライナ３２の剛度を調節するた
めに用いることができることが判った。従って、外側ラ
イナ３２の中間セクション６０が、最も座屈しやすいと
考えられる場合には、隣接する波形６４間の波長７８
は、上流セクション７０の隣接する波形６８間の波長８
０及び下流セクション７６の隣接する波形７４間の波長
８２より小さいことが好ましい。同様に、上流セクショ
ン７０の隣接する波形６８間の波長８０は、それらのそ
れぞれの振幅に関する上述の理由から、下流セクション
７６の隣接する波形７４間の波長８２に等しいか又はそ
れより小さいことが好ましい。
【００１５】最新の外側ライナにおけると、少なくとも
同じ程度の剛度を得るためには、外側ライナ３２の全体
的な座屈マージンが、ほぼ３５〜２５０psi (1psi=6.9
kPa)の範囲内にあるのが好ましいと判断された。外側ラ
イナ３２のより好ましい全体的な座屈マージンの範囲
は、ほぼ８５〜２００psiであるが、このような全体的
な座屈マージンの最適な範囲は、ほぼ１２０〜１８０ps
iとなる。
同じ程度の剛度を得るためには、外側ライナ３２の全体
的な座屈マージンが、ほぼ３５〜２５０psi (1psi=6.9
kPa)の範囲内にあるのが好ましいと判断された。外側ラ
イナ３２のより好ましい全体的な座屈マージンの範囲
は、ほぼ８５〜２００psiであるが、このような全体的
な座屈マージンの最適な範囲は、ほぼ１２０〜１８０ps
iとなる。
【００１６】外側ライナ３２内に形成された波形５４の
数、該外側ライナの厚さ８４（図５参照）、及びこのよ
うな外側ライナ３２を形成するのに用いられる材料を含
む、外側ライナ３２の様々な構成が、試験され分析され
た。上述の全体的な座屈マージンは、最も重要な関心事
であるが、重量、コスト、及び材料を成形する能力など
を含む要因を考慮に入れなければならないので、関連す
る他のパラメータの最適化が重要であることが分かるで
あろう。従って、外側ライナ３２内に形成される波形５
４の総数（波の総数により定められるような）は、ほぼ
６〜１２個であることが好ましいことが判った。図１か
ら図４までに示す波形の総数は、６と１／２個であり、
これは例示の目的のみのために図示されているものであ
る。外側ライナ３２の好ましい厚さ８４は、金属薄板材
料（例えば、ニッケル基合金 Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ
Ｘ、ＨＳ１８８、ＨＡ２３０等）が用いられる場合に
は、ほぼ０．０３０〜０．０８０インチであるのが好ま
しい。このようにして、波形５４を備える材料は容易に
形成され、必要な剛度を備え、かつ従来のライナと比べ
てコストを節減することができる。
数、該外側ライナの厚さ８４（図５参照）、及びこのよ
うな外側ライナ３２を形成するのに用いられる材料を含
む、外側ライナ３２の様々な構成が、試験され分析され
た。上述の全体的な座屈マージンは、最も重要な関心事
であるが、重量、コスト、及び材料を成形する能力など
を含む要因を考慮に入れなければならないので、関連す
る他のパラメータの最適化が重要であることが分かるで
あろう。従って、外側ライナ３２内に形成される波形５
４の総数（波の総数により定められるような）は、ほぼ
６〜１２個であることが好ましいことが判った。図１か
ら図４までに示す波形の総数は、６と１／２個であり、
これは例示の目的のみのために図示されているものであ
る。外側ライナ３２の好ましい厚さ８４は、金属薄板材
料（例えば、ニッケル基合金 Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ
Ｘ、ＨＳ１８８、ＨＡ２３０等）が用いられる場合に
は、ほぼ０．０３０〜０．０８０インチであるのが好ま
しい。このようにして、波形５４を備える材料は容易に
形成され、必要な剛度を備え、かつ従来のライナと比べ
てコストを節減することができる。
【００１７】外側ライナ３２の高温（半径方向内側）側
面に沿って冷却流を形成することに関して、特許文献
１、特許文献２及び特許文献４に記載されているような
多孔冷却パターンが該外側ライナ３２内に形成され、用
いられる（即ち、関連する寸法及び形状など）ことが好
ましい。冷却孔のパターンは、波形５４に対する該冷却
孔の配置、即ち外側ライナ３２に沿う軸方向位置、外側
ライナ３２に沿う半径方向位置、かかる波形の振幅５６
及びかかる波形の波長５８に応じて、変化させることが
できることが理解されるであろう。より具体的には、よ
り密な多孔冷却パターン（ほぼ２０ミルの直径を有する
冷却孔の間の間隔が、直径のほぼ５倍になっている）
は、波形５４の振幅が大きくされ及び／又は隣接する波
形間の波長が小さくされている場合のそれらの軸方向位
置で用いられるのが好ましい。このことは、より急勾配
であり従って上流の外側ライナ端部４２からの冷却流を
より受け難いポケット８８の内部により多くの冷却空気
が供給されるようにする必要性によるものである。ま
た、より密な多孔冷却パターンは、波形５４の上流辺９
２上にかつ燃料／空気ミキサ３８の半径方向位置近くに
設けられるのが好ましい。これと対照的に、それほど密
でない多孔冷却パターン（ほぼ２０ミルの直径を有する
冷却孔の間の間隔が直径ほぼ７倍半になっている）は、
波形５４の振幅が小さくされ及び／又は隣接する波形間
の波長が大きくされている外側ライナ３２の軸方向位置
に設けられるのが好ましい。更に、それほど密でない多
孔冷却パターンは、波形５４の下流辺９４上にかつ隣接
する燃料／空気ミキサ３８間の半径方向位置に置くのが
好ましい。
面に沿って冷却流を形成することに関して、特許文献
１、特許文献２及び特許文献４に記載されているような
多孔冷却パターンが該外側ライナ３２内に形成され、用
いられる（即ち、関連する寸法及び形状など）ことが好
ましい。冷却孔のパターンは、波形５４に対する該冷却
孔の配置、即ち外側ライナ３２に沿う軸方向位置、外側
ライナ３２に沿う半径方向位置、かかる波形の振幅５６
及びかかる波形の波長５８に応じて、変化させることが
できることが理解されるであろう。より具体的には、よ
り密な多孔冷却パターン（ほぼ２０ミルの直径を有する
冷却孔の間の間隔が、直径のほぼ５倍になっている）
は、波形５４の振幅が大きくされ及び／又は隣接する波
形間の波長が小さくされている場合のそれらの軸方向位
置で用いられるのが好ましい。このことは、より急勾配
であり従って上流の外側ライナ端部４２からの冷却流を
より受け難いポケット８８の内部により多くの冷却空気
が供給されるようにする必要性によるものである。ま
た、より密な多孔冷却パターンは、波形５４の上流辺９
２上にかつ燃料／空気ミキサ３８の半径方向位置近くに
設けられるのが好ましい。これと対照的に、それほど密
でない多孔冷却パターン（ほぼ２０ミルの直径を有する
冷却孔の間の間隔が直径ほぼ７倍半になっている）は、
波形５４の振幅が小さくされ及び／又は隣接する波形間
の波長が大きくされている外側ライナ３２の軸方向位置
に設けられるのが好ましい。更に、それほど密でない多
孔冷却パターンは、波形５４の下流辺９４上にかつ隣接
する燃料／空気ミキサ３８間の半径方向位置に置くのが
好ましい。
【００１８】本発明の好ましい実施形態を図示しかつ説
明してきたが、当業者には、燃焼器１６用の外側ライナ
３２の別の適用例を、本発明の技術的範囲から逸脱する
ことなく、適当な変更形態によって達成することが可能
である。特に、本明細書中に説明されまた請求された技
術思想は、内側ライナ３４にも用いることができ、それ
も依然として本発明に含まれることが理解されるであろ
う。内側ライナ３４は、一般的に剛度要件を満たすため
にその中に波形が形成されることを必要としないが、製
造を簡単にしてコストを節減するために外側ライナ３２
について説明したのと同様に、その上流端及び下流端に
おいてリベット留めすることができるフランジの無い構
成を内側ライナ３４が有することは、特に有用であろ
う。
明してきたが、当業者には、燃焼器１６用の外側ライナ
３２の別の適用例を、本発明の技術的範囲から逸脱する
ことなく、適当な変更形態によって達成することが可能
である。特に、本明細書中に説明されまた請求された技
術思想は、内側ライナ３４にも用いることができ、それ
も依然として本発明に含まれることが理解されるであろ
う。内側ライナ３４は、一般的に剛度要件を満たすため
にその中に波形が形成されることを必要としないが、製
造を簡単にしてコストを節減するために外側ライナ３２
について説明したのと同様に、その上流端及び下流端に
おいてリベット留めすることができるフランジの無い構
成を内側ライナ３４が有することは、特に有用であろ
う。
【００１９】なお、特許請求の範囲に記載された符号
は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を
実施例に限縮するものではない。
は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を
実施例に限縮するものではない。
【図１】 本発明による燃焼器ライナを含むガスタービ
ンエンジンの断面図。
ンエンジンの断面図。
【図２】 図１に示す燃焼器の拡大断面図。
【図３】 本発明による図１及び図２に示す燃焼器用の
外側ライナの一部の斜視図。
外側ライナの一部の斜視図。
【図４】 図１から図３に示す外側ライナの拡大断面
図。
図。
【図５】 波形の振幅及び隣接する波形間の波長が特定
されている図４に示す外側ライナの部分拡大断面図。
されている図４に示す外側ライナの部分拡大断面図。
【図６】 図４に示す外側ライナの中間セクションの部
分拡大断面図。
分拡大断面図。
【図７】 図４に示す外側ライナの上流セクションの部
分拡大断面図。
分拡大断面図。
【図８】 図４に示す外側ライナの下流セクションの部
分拡大断面図。
分拡大断面図。
１６ 燃焼器
３０ 燃焼室
３２ 外側ライナ
３４ 内側ライナ
３６ ドーム
３８ 燃料／空気ミキサ
４０ リベットバンド
４４ カウル
５２ シール組立体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ショーン・エム・デベイン
アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ
ィ、ケンパー・ロード・ナンバー・1709、
1440番
(72)発明者 ジョン・エル・ヴァンダイク
アメリカ合衆国、オハイオ州、フェアフィ
ールド、サウス・ティンバー・ハロウ、１
番
Claims (16)
- 【請求項１】 ガスタービンエンジン（１０）の燃焼器
（１６）用の環状一体形のライナ（３２、３４）であっ
て、 （ａ）前記燃焼器（１６）の上流端に隣接する第１の端
部（４２）と、 （ｂ）前記燃焼器（１６）の下流端に隣接する第2の端
部（５０）と、 （ｃ）前記第１及び第２の端部（４２、５０）の間に設
置された複数の波形（５４）と、を含み、 前記波形（５４）の各々は、振幅（５６）及び隣接する
波形（５４）間の波長（５８）を有しており、 前記振幅（５６）及び／又は前記隣接する波形（５４）
間の波長（５８）のうちの少なくとも1つは、前記第1の
端部（４２）から前記第2の端部（５０）まで可変であ
る、ことを特徴とするライナ（３２、３４）。 - 【請求項２】 各波形（５４）の前記振幅（５６）は、
前記ライナ（３２、３４）の軸方向位置における該ライ
ナに対する剛度要件に従って形成されていることを特徴
とする、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項３】 前記ライナ（３２、３４）の中間セクシ
ョン（６０）内に設置された波形（６４）の振幅（６
２）は、前記第1の端部（４２）に隣接する前記ライナ
（３２、３４）のセクション（７０）内に設置された波
形（６８）の振幅（６６）より大きいことを特徴とす
る、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項４】 前記ライナ（３２、３４）の中間セクシ
ョン（６０）内に設置された波形（６４）の振幅（６
２）は、前記第2の端部（５０）に隣接する前記ライナ
（３２、３４）のセクション（７０）内に設置された波
形（７４）の振幅（７２）より大きいことを特徴とす
る、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項５】 前記第1の端部（４２）に隣接する前記
ライナ（３２、３４）のセクション（７０）内に設置さ
れた波形（６８）の振幅（６６）は、前記第2の端部
（５０）に隣接する前記ライナ（３２、３４）のセクシ
ョン（７０）内に設置された波形（７４）の振幅（７
２）より少なくとも小さくないことを特徴とする、請求
項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項６】 各隣接する対の波形（５４）間の前記波
長（５８）は、前記ライナ（３２、３４）の軸方向位置
における該ライナに対する剛度要件に従って形成されて
いることを特徴とする、請求項１に記載のライナ（３
２、３４）。 - 【請求項７】 前記ライナ（３２、３４）の中間セクシ
ョン（６０）内に設置された波形（６４）間の波長（７
８）は、前記第1の端部（４２）に隣接する前記ライナ
（３２、３４）のセクション（７０）内に設置された波
形（６８）間の波長（８０）より小さいことを特徴とす
る、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項８】 前記ライナ（３２、３４）の中間セクシ
ョン（６０）内に設置された波形（６４）間の波長（７
８）は、前記第2の端部（５０）に隣接する前記ライナ
（３２、３４）のセクション（７６）内に設置された波
形（７４）間の波長（８２）より小さいことを特徴とす
る、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項９】 前記第1の端部（４２）に隣接する前記
ライナ（３２、３４）のセクション（７０）内に設置さ
れた波形（６８）間の波長（８０）は、前記第2の端部
（５０）に隣接する前記ライナ（３２、３４）のセクシ
ョン（７６）内に設置された波形（７４）間の波長（８
２）より大きくないことを特徴とする、請求項１に記載
のライナ（３２、３４）。 - 【請求項１０】 前記ライナ（３２、３４）内の波形
（５４）の総数は、ほぼ６〜１２個の範囲内にあること
を特徴とする、請求項１に記載のライナ（３２、３
４）。 - 【請求項１１】 各波形（５４）の密度が該波形の前記
振幅（５６）に比例するような前記ライナ（３２、３
４）内に形成された多孔冷却パターンを更に含むことを
特徴とする、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項１２】 各波形（５４）の密度が隣接する波形
（５４）間の前記波長（５８）に比例するような前記ラ
イナ（３２、３４）内に形成された多孔冷却パターンを
更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のライナ
（３２、３４）。 - 【請求項１３】 各波形（５４）の前記振幅（５６）
は、実質的に等しいことを特徴とする、請求項１に記載
のライナ（３２、３４）。 - 【請求項１４】 隣接する波形（５４）間の前記波長
（５８）は、実質的に等しいことを特徴とする、請求項
１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項１５】 前記ライナ（３２、３４）は、前記燃
焼器（１６）用の外側ライナ（３２）であることを特徴
とする、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。 - 【請求項１６】 前記ライナ（３２、３４）は、前記燃
焼器（１６）用の内側ライナ（３４）であることを特徴
とする、請求項１に記載のライナ（３２、３４）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/119,649 | 2002-04-10 | ||
| US10/119,649 US6655147B2 (en) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | Annular one-piece corrugated liner for combustor of a gas turbine engine |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003329245A true JP2003329245A (ja) | 2003-11-19 |
| JP2003329245A5 JP2003329245A5 (ja) | 2006-05-25 |
| JP4256709B2 JP4256709B2 (ja) | 2009-04-22 |
Family
ID=28453992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003104717A Expired - Fee Related JP4256709B2 (ja) | 2002-04-10 | 2003-04-09 | ガスタービンエンジンの燃焼器用の環状一体形の波形ライナ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1353127B1 (ja) |
| JP (1) | JP4256709B2 (ja) |
| CN (1) | CN100529543C (ja) |
| DE (1) | DE60334172D1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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