JP2005321187A - ターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室内のバーナリングを固定する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイパスターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室内の保炎器アームにバーナリングを固定する装置に関する問題に対する、簡単で、経済的、効果的な解決方法を提供する。
【解決手段】ターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室内の保炎器アーム１４に、バーナリングを固定する装置であって、バーナリングは、ほぼ端と端をつけて配置されたリングセクタ１２から形成され、リングセクタの端部は、保炎器アーム１４の２つの周辺方向に向けられた平行のプレート３４、３６間に収容されかつ案内され、これらプレート３４、３６の間に係止部品５２により固定される。係止部品５２自体は、プレート３４、３６および係止部品５２内の整列した開口５８、６０、６４に係合される固定手段５４、５６によりプレート３４、３６間に保持される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バイパスターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室内の保炎器アームに、バーナリングを固定する装置に関する。

従来の方法においては、アフターバーナ燃焼室のバーナリングは、ターボジェットエンジンの燃焼室から出る主流に延びる保炎器アームの径方向外側端部近くに取り付けられる。

作動中、ターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室内の温度は、アフターバーニングのないときは約１１００°Ｋであり、アフターバーニングモードでは約２０００°Ｋに達する。

したがってバーナリングは、構成部品の大きな熱膨張を引き起こす、極めて高温および相当な放射にさらされる。

バーナリングを、端と端をつけて配置されたリングセクタを使用して形成し、かつこれらのセクタの対向する端部の間に空間を残し、ターボジェットエンジンが作動するとき、リングセクタの自由な膨張を可能にすることは、知られているの方法である。

バーナリングセクタは、部品が大きい熱膨張を受けるため、ボルトを用いて保炎器アームに簡単な方法で取り付けることができない。さらに、アクセスが制限されている限られた空間内で利用でき、好ましくは、アフターバーナ燃焼室内での操作の難しい特殊なツールを使用しない、固定手段を用いる必要がある。さらに、これら固定手段は熱的に保護される必要がある。

本発明の特定の目的は、これらの問題に対する簡単で、経済的、効果的な解決方法を提供することである。

この目的のために、本発明は、ターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室内の保炎器アームに、バーナリングを固定する装置を提案する。このバーナリングは、ほぼ端と端をつけて配置されたリングセクタから形成され、連続したリングセクタの対向する端部が、保炎器アームの２つの周辺方向に向けたほぼ平行のプレート間に収容されかつ案内され、前記プレート間およびリングセクタの対向する端部の間に係合される係止部品により、これらプレートの間に固定され、前記係止部品自体は、前記プレートおよび前記係止部品内の整列した開口に係合される固定手段により、前記プレート間に保持されることを特徴とする。

本発明による装置は、ねじおよびボルトを使用せず、これにより、リングセクタの３次元膨張を可能にする。さらに、本発明による装置は、装着および取外しが簡単かつ容易であり、装着および取外しのいずれの取り扱いにも、特殊なツールを必要としない。

有利には、各係止部品は、１つの部品または全体に丸められた形状に作製して、アフターバーニングモードにおいて保炎器として作用する尖端部分または突起部分を生じない。

各係止部品は、２つの対向する面、すなわちそれぞれ径方向内側面と径方向外側面を備え、これらの面は、リングセクタのフランジの間に係合され、かつリングセクタのフランジの形状および曲率に一致する形状および曲率を有する。

したがって、係止部品は、バーナリングセクタの内側形状に一致して、これらセクタを効果的に保持すると同時に、これらセクタが、アフターバーニングモードにおいて自由に膨張することを可能にする。

本発明の別の形態によれば、各係止部品は、アフターバーナ燃焼室の軸に対してそれぞれ径方向に向けられ、かつ円筒形ロッドを収容する貫通通路を備え、この円筒形ロッドの端部は、保炎器アームのプレートの前記開口に係合される。

このロッドは、係止部品を固定し、かつ係止部品およびリングセクタを軸方向に保持し、および保炎器アームに対する回転に関して保持する。

ロッドの端部は、係止部品の反対側に位置する前記プレートと同一平面にあり、これにより、アフターバーニングモードにおいて、その上に炎を捕らえる可能性のある尖端部分または突起部分を形成しないようにする。

本発明の１つの好ましい実施形態において、装置は、係止部品の貫通通路内をロッドが並進移動を防止する手段を備え、これら手段は、ロッドの円筒形表面に形成されるショルダを備え、係止部品の通路の内側面でショルダに接して支持される。

これらショルダによって、ロッドを係止部品の貫通通路内で正確に位置合わせでき、固定位置において、ロッドの端部は、アームのプレートの表面とまさに同一平面にある。

本発明の実施形態の別の形態においては、ロッドおよび係止部品の通路のショルダは、中心がずれるか、またはロッドおよび通路の軸に対して非対称とされ、これにより、通路内での回転に関してロッドを固定する手段を形成する。

本発明の好ましい実施形態において、ロッドは、ピンを収容するハウジングを備え、このピンの第１の端部は、前記ハウジング内での回転および並進に関して固定され、またピンの第２の端部は、保炎器アームのプレートの１つの前記開口内に延び、このプレートに設けられた手段により保持される。

ピンは、本発明による装置をアームのプレート間の固定を完成する。

有利には、プレートに設けられた前記手段は、ピンの第２の端部を、弾性変形により折り曲げてはめ込む溝を備える。

ロッド内のピンのハウジングは、有利にはＬ字型であり、ピンの第１の端部を収容する径方向通路と、径方向通路をロッドの一端に接続する縦方向スロットとを有する。これにより、ピンは、並進移動することによりロッド内に容易に嵌合でき、ロッド自体は、並進移動することにより係止部品の貫通通路内および前記プレートの開口内にはめ込まれる。

したがって、装置は、簡単にかつ容易に結合および取外しできる。

本発明の他の利点および特徴は、非限定の例による以下の説明を理解し、添付図面を参照することにより明らかになるであろう。

最初に図１および２を参照する。図１および図２は、バイパスターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室の保炎器アーム１４に担持された、セクタ１０、１２から形成されるバーナリングの部分図である。

保炎器アーム１４は、ターボジェットエンジンの軸周りに径方向に延び、ターボジェットエンジンのバイパス流に延びる（矢印１８で示す）径方向外側部分１６と、ターボジェットエンジンの主流に延びる（矢印２２で示す）径方向内側部分２０とを備える。アーム１４は、均一な間隔を空けており、例えばアフターバーナ燃焼室内に９個のアームがある。

各アーム１４の径方向内側部分２０は、中空の正二面体（ｄｉｈｅｄｒｏｎ）で形成され、内側部分２０の縁部２４は、ターボジェットエンジンの上流側端部に向かって向けられ、下流側を湾曲壁２６で閉じられている。この湾曲壁２６は、アフターバーナ燃焼室の外部ケーシングからアーム１４内に径方向に延びる燃料供給ライン２８に対する熱保護を提供するスクリーンを形成し、また例えば下流側に向けられた燃料噴射孔を備える。

アーム１４の正二面体の縁部２４の径方向外側部分は、一般に切断され、バイパス流１８の一部を取り込む開口が形成されている。正二面体のこの部分の２つの側面壁３０は、これらの壁に垂直な平らな脚部３２により前記外側ケーシングに固定され、ねじナットまたは類似の種類の固定手段を通過させる開口を備える。

各保炎器アーム１４は、その径方向外側端部近くに、それぞれ径方向内側プレートおよび径方向外側プレートである２つの平行なプレート３４、３６を有し、これらプレートは、周辺方向に向けられ、かつリングセクタ１０、１２の端部を支持しかつ案内するのに役立つ。これらプレート３４、３６は、ほぼ矩形形状であり、アーム１４から下流側に軸方向に延びる。

バーナリングセクタ１０、１２は、全体に丸められた頂点を有する正二面体形状であり、アフターバーナ燃焼室に軸周りに周辺方向に延びる。

各セクタは、丸められた頂点４２により上流側でともに結合される、径方向内側フランジおよび径方向外側フランジの２つのフランジ３８、４０を有する。内側フランジ３８は、ほぼ円筒形であり、アフターバーナ燃焼室の軸に中心合わせされている。一方、外側フランジ４０は、軸方向断面でわずかに曲がっており、上流側から下流側方向に斜め外側に延びる。

アーム１４のプレート３４、３６は、図２の軸方向断面図に示すように、バーナリングセクタ１０、１２のフランジ３８、４０にほぼ平行であり、これらフランジ３８、４０のすぐ近くにある。

燃料を供給する環状ライン４４は、各バーナリングセクタ内に延び、アフターバーナ燃焼室の外側ケーシングに径方向に接続される。ライン４４は、下流側に向けられた燃料噴射孔を有し、また各バーナリングセクタ１０、１２のフランジ３８、４０の下流側端部間に収容された湾曲壁４６により、下流側を熱的に保護されている。

換気ケーシング４８は、各アーム１４において、アームの縁部２４と燃料供給ライン２８との間に収容される。燃料供給ライン２８は、バーナリングセクタの端部の間を通過し、アーム１４の内側プレート３４の開口を通過する。換気ケーシング５０は、各バーナリングセクタ内に配置され、ライン４４とセクタの丸められた頂点４２との間でライン４４に沿って延びる。換気ケーシング４８、５０は、各アーム１４の径方向外側部分１６により取り込まれるバイパス流１８の一部により空気を供給される。

作動中、バイパス空気流１８の温度は、例えば２００℃のオーダになり、一次流２２の温度は、ターボジェットエンジン作動速度に応じて８００℃から１８００℃の間で変化することがある。アーム１４とバーナリングを通るバイパス空気流の循環は、ライン２８、４４、アーム１４、およびリングセクタ１０、１２を冷却し、一次流２２内への燃料の噴射を改善する。

リングセクタ１０、１２が取り付けられると、これらセクタの端部は、アーム１４の平行プレート３４、３６の間に係合され、本発明による固定装置によりそこに保持される。各固定装置は、アーム１４の平行プレート３４、３６間および２つのリングセクタ１０、１２の端部間の両方に係合される係止部品５２を備える。係止部品５２は、ロッド５４およびピン５６を備える固定手段により軸方向および周囲方向に保持され、ロッド５４およびピン５６は、アーム１４のプレート３４、３６および係止部品５２の整列した径方向開口を通り挿入される。

さらに詳細には、アーム１４のプレート３４、３６は、固定手段５４、５６の端部が収容される、整列した開口５８、６０を備える。径方向外側プレート３６の開口６０は、軸方向溝を呈する径方向外側突起部６２に形成される。これの機能は、以下に説明する。

リングセクタ１０、１２のフランジ３８、４０の対向する周辺端部は、相互にわずかに離れており、固定手段５４、５６をそれらの間に通すことができる。

本発明による装置の係止部品５２（図３および図４に明瞭に示す）は、ターボジェットエンジンの軸に対して径方向に向けられ、かつ前記固定手段５４、５６を収容するほぼ円筒形の貫通通路６４を備える。

係止部品５２は、一体部品として、全体に丸い形状（すなわち、炎を捕らえるように作用することができる尖端部分、鋭い縁部、および突起部分がない）で作製される。この部品５２は、一種のパッキング部品またはウエッジを構成し、それぞれ径方向内側面および径方向外側面である２つの対向する面６６、６８と、２つの側面７０、７２と、上流側面７４および下流側面７６とを有する。

係止部品５２の径方向外側面６８は、リングセクタ１０、１２の径方向外側フランジ４０の形状および曲率に一致する形状および曲率を有し、径方向内側面６６は、リングセクタ１０、１２の径方向内側フランジ３８の形状に一致する平坦な形状を有する。

これら面６６、６８それぞれは、面６６、６８に、リングセクタ１０、１２の対向する端部に当接する２つのストリップの範囲を限定する、深さの浅い軸方向溝７８、８０を備える。溝７８、８０は、リング固定装置を通過させ、リングセクタ１０、１２、および係止部品５２の相対的な摩擦表面を限定する。部品５２を通過する貫通通路６４は、前記の面６６、６８の溝７８、８０のほぼ中央まで開いている。

係止部品５２の上流側面７４は、図２に示す通り、バーナリングセクタの環状ライン４４を収容するチャネルを形成し、下流側面７６は、ライン４４に対する熱保護を提供するスクリーンを形成する、前記湾曲壁４６にほぼ連続する丸い形状を有する。

側面７０、７２は、図１に示す通り、前記湾曲壁４６の端部に対向している。

図４の実施形態においては、貫通通路６４は、円錐台形状の座ぐり８６で接続される、直径の異なる２つの同軸の円筒形部分８２、８４を備える。

大きい直径の円筒形部分８２は、内側面６６から係止部品５２の高さの大部分を越えて座ぐり８６まで延びる。小さい直径の円筒形部分８４は、座ぐり８６から係止部品５２の外側面６８まで延びる。

係止部品５２の貫通通路６４に取り付けられるロッド５４は、図５および図６に示され、係止部品５２の貫通通路６４の形状と相補的な形状を有する。ロッド５４は、円錐台形状ショルダ９２により接続される、直径の異なる２つの同軸の円筒形部分８８、９０を備える。

大きい直径の円筒形部分８８は、ロッド５４の径方向内側端部からショルダ９２まで延びる。この円筒形部分の直径は、通路６４の大きい直径部分８２の内径よりわずかに小さく、この円筒形部分の長さは、この部分８２の長さより長く、この結果、この円筒形部分の径方向内側端部は、図２に示す通り、アーム１４の内側プレート３４の開口５８内に収容されることができる。

小さい直径の円筒形部分９０は、ショルダ９２からロッド５４の外側端部まで大きい直径の部分８８と一致して延びる。この円筒形部分の直径は、通路６４の小さい直径部分８４の内径よりわずかに小さく、この円筒形部分の長さは、この部分８４の長さより長く、この結果、この円筒形部分の半径方向外側端部は、図２に示す通り、アーム１４の外側プレート３６の開口６０内に収容されることができる。

ロッド５４は、アーム１４のプレート３４、３６および係止部品５２の貫通通路６４の開口５８、６０内に、隙間を設けて取り付けられる。

ロッド５４は、さらに、固定手段のピン５６を収容するハウジングを備える。このハウジングは、Ｌ字型であり、ロッド５４の軸に対して径方向であり、かつ大きい直径の円筒形部分８８のほぼ中央に形成された通路９４と、ロッド５４の径方向外側端部に対する径方向の通路９４を接続する、縦方向スロット９６とを含む。

図７に示すピン５６は、小さい直径の直線状円筒ピンであり、一端９８は直角に曲がっている。このピンは、例えば金属製である。

ピン５６は、ロッド５４のＬ字型ハウジング内に係合され、曲がった端部９８は、ロッド５４の径方向通路９４に収容され、ピン５６の残りの部分は、ロッド５４の縦方向スロット９６内に延びる。ピン５４は、ロッド５４のスロット９６の幅よりわずかに小さい直径を有し、スロット内に隙間を設けて取り付けられる。ピン５６は、スロット９６より長く、その自由端は、ロッド５４の径方向外側端部を軸方向に超えて突き出る。

前述の通り、ピン５６を担持しているロッド５４は、ロッド５４のショルダ９２が通路６４の座ぐり８６に載置されるまで、アーム１４のプレート３４、３６の開口５８、６０および係止部品５２の貫通通路６４に係合され、ロッド５４の自由端は、係止部品５２の反対側に位置するプレート３４、３６の表面と同一平面となる。

バーナリングセクタ１０、１２を保炎器アーム１４に固定し終わると、ロッド５４の径方向外側端部およびアーム１４の外側プレート３６を超えて突き出るピン５６の自由端は、図１および２に示すように、ピン５６の自由端が外側プレート３６の開口６０の突起部６２の前記溝内に収まるまで、弾性変形により約９０°曲がり、ロッド５４の軸方向および係止部品５２の貫通通路６４内の回転に関して固定する。

図８および図９の実施形態の変形形態においては、使用されるピン５６は、前記ピンと同一であるが、図８の係止部品１００および図９のロッド１０２は、本発明による装置の実施形態の第１の形態の係止部品およびロッドとわずかに異なる。

図８においては、部品１００の貫通通路は、中心のずれた直径の異なる２つの円筒形部分１０４、１０６を備え、これら円筒形部分は、片側が円錐台で、反対側が円筒である表面１０８により接続される。

軸１１０を有する直径の大きい円筒形部分１０４は、係止部品１００の径方向内側面から、この係止部品の高さの大部分を越えて表面１０８まで延び、軸１１２を有する直径の小さい円筒形部分１０６は、軸１１０に対して中心がずれ、表面１０８から係止部品１００の径方向外側面まで延びる。

ロッド１０２は、係止部品１００の貫通通路と相補的な形状であり、半円錐台ショルダ１１８で接続される直径の異なる２つの非同軸円筒形部分１１４、１１６を備える。

軸１２０を有する直径の大きい円筒形部分１１４は、ロッド１０２の大部分を越えてショルダ１１８まで延び、軸１２２を有する直径の小さい円筒形部分１１６は、軸１２０に対して中心がずれ、ショルダ１１８から外側方向に延びる。

図７に示すピン５６は、前述と同一方法で、ロッド１０２に形成されたＬ字形ハウジング１２４に挿入され、その後、アーム１４の内側から、アーム１４のプレート３４、３６の開口５８、６０内および係止部品１００の貫通通路内に導かれる。

本発明による装置の第１の実施形態と同様に、係止部品１００は、アーム１４のプレート３４、３６の前記開口５８、６０に係合されたロッド１０２により、下流側方向の軸方向に保持される。ロッド１０２は、そのショルダ１１８により部品１００の貫通通路の表面１０８に接触して載置され、約９０°のピン５６の端部の曲がりにより、ロッド１０２は部品１００の貫通通路に軸方向に固定される。係止部品１００の通路内でのロッド１０２の回転運動は、ロッド１０２の円筒形部分１１４、１１６および部品１００の貫通通路の円筒形部分１０４、１０６の偏心により、自動的に防止される。

本発明による２つのバーナリングセクタの端部および固定装置の部分斜視図である。 リングセクタを固定するための、本発明による装置を備える保炎器アームの軸方向断面の部分図である。 本発明による装置の係止部品の斜視図である。 本発明による装置の係止部品の軸方向断面図である。 本発明による装置のロッドの軸方向断面図である。 図５のＡ−Ａの断面図である。 本発明による装置に使用されるピンの図である。 本発明による装置の実施形態の別の形態による、係止部品の軸方向断面図である。 本発明による装置の実施形態の別の形態による、ロッドの軸方向断面図である。

符号の説明

１０、１２ セクタ
１４ 保炎器アーム
１６ 径方向外側部分
１８ バイパス流
２０ 径方向内側部分
２４ 縁部
２６、４６ 湾曲壁
２８ 燃料供給ライン
３０ 側面壁
３２ 平らな脚部
３４、３６ プレート
３８、４０ フランジ
４２ 丸められた頂点
４４ 環状ライン
４８、５０ 換気ケーシング
５２ 係止部品
５４、１０２ ロッド
５６ ピン
５８、６０ 開口
６２ 円筒状突起部
６４ 貫通通路
６６、６８ 対向する面
７０、７２ 側面
７４ 上流側面
７６ 下流側面
７８、８０ 軸方向溝
８２、８４ 軸方向の円筒形部分
８６ 座ぐり
８８、９０ 同軸円筒形部分
９２ 円錐台形状ショルダ
９０、１０４、１０６ 円筒形部分
９２ ショルダ
９４ 通路
９６ 縦方向スロット
９８ 一端
１００ 係止部品
１０８ 表面
１１０、１１２、１２０、１２２ 軸
１１４、１１６ 非同軸円筒形部分
１１８ 半円錐台ショルダ

Claims (14)

1. ターボジェットエンジンのアフターバーナ燃焼室内の保炎器アームに、バーナリングを固定する装置であって、バーナリングは、ほぼ端と端をつけて配置されたリングセクタから形成され、連続するリングセクタの対向する端部が、保炎器アームの２つの周辺方向に向けられたほぼ平行のプレート間に収容されかつ案内され、かつ前記プレート間およびリングセクタの対向する端部間に係合される係止部品により前記プレート間に固定され、前記係止部品自体が、前記プレートおよび前記係止部品の整列した開口に係合される固定手段により前記プレート間に保持される、装置。
2. 各係止部品が、一体部品で、全体に丸められた形状に形成されている、請求項１に記載の装置。
3. 各係止部品が、２つの対向する面、すなわちそれぞれ径方向内側面および径方向外側面を備え、２つの対向する面が、リングセクタのフランジ間に係合され、かつリングセクタのフランジの形状および曲率に一致する形状および曲率である、請求項１または２に記載の装置。
4. 各係止部品が、アフターバーナ燃焼室の軸に対してそれぞれ径方向に向けられかつ円筒形ロッドを収容する貫通通路を備え、前記円筒形ロッドの端部が、保炎器アームのプレートの前記開口内に係合される、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. ロッドの端部が、係止部品の反対側に位置する前記プレートの表面と同一平面にある、請求項４に記載の装置。
6. 係止部品の貫通通路でのロッドの並進移動を防止する手段を備え、該手段が、ロッドの円筒形表面に形成されたショルダを備え、係止部品の通路の内側表面のショルダに接触して支持される、請求項４または５に記載の装置。
7. ロッドのショルダおよび係止部品の通路のショルダが、ロッドおよび通路の軸に対して中心がずれるかまたは非対称であり、貫通通路での回転に関してロッドを固定する手段を形成する、請求項６に記載の装置。
8. ロッドが、ピンを収容するハウジングを備え、ピンの第１の端部が、前記ハウジング内での回転および並進に関して固定され、ピンの第２の端部が、保炎器アームのプレートのうち１つの前記開口内に延び、かつ前記プレートに設けられた手段により保持される、請求項４から７のいずれか一項に記載の装置。
9. プレートに設けられた前記手段が、ピンの第２の端部が弾性変形により折り曲げてはめ込まれる溝を備える、請求項８に記載の装置。
10. ロッドにおけるピンのためのハウジングが、Ｌ字型であり、ピンの第１の端部を収容する径方向通路と、径方向通路をロッドの一端に接続する縦方向スロットとを有する、請求項８または９に記載の装置。
11. 縦方向スロットが、保炎器アームの径方向外側プレートの開口に係合されるロッドの一端に開いている、請求項１０に記載の装置。
12. ピンの折り曲げられた端部を収容する溝が、保炎器アームの径方向外側プレートに形成される、請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. ロッドが、係止部品の貫通通路および前記プレートの開口に隙間を設けて取り付けられる、請求項４から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 組み立てにおいて、係止部品が、保炎器アームのプレート間およびリングセクタの端部間に係合され、ピンが、ロッドのハウジング内に置かれ、ピンを担持するロッドが、保炎器のアームの内側から、および内側から外側に径方向に、係止部品の貫通通路およびプレートの開口に係合され、その後、ピンの外側端部が、保炎器アームの径方向外側プレートに折り曲げられる、請求項８から１２のいずれか一項に記載の装置。

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