JP2006307854A - 改善された空力性能を備えた、容易に取り外しできる燃焼チャンバ - Google Patents

Abstract

【課題】空気の流れを乱さず、かつ燃焼チャンバを修理することが容易なジェットエンジン燃焼チャンバを提供する。
【解決手段】ジェットエンジン燃焼チャンバの構成要素が、メンテナンスを容易にするために、また空力性能を改善するために構成されたやり方で、互いに組み付けられる。一実施形態では、外側キャップ１６と内側キャップ１７とが、舌状体２４、２５を有し、チャンバ端壁１４が、対応する舌状体３４、３５を有し、かつ、キャップの舌状体が、チャンバ端壁の舌状体へ組み付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジェットエンジンのための燃焼チャンバに関する。本発明は、さらに詳しくは、チャンバの周りにおける、性能に有害であるおそれがある空気の流れの乱れを減少させるために、かつチャンバのメンテナンスを容易にするために、燃焼チャンバの様々な部分を組み付ける際の改善に関する。

知られている燃焼チャンバは、複数の部分に分割することのできる組付体である。概ね環状の外壁、概ね環状の内壁、およびこれらの外壁と内壁との間に延在するチャンバ端壁が存在している。このチャンバ端壁には、燃料噴射器手段が取り付けられている。それら燃料噴射器手段は、間隔を置いて環状に配置された複数の噴射器システムによって構成されている。加えて、噴射器手段を収容する環状空洞を画定するために、整形板（フェアリング）がチャンバ端壁と協働している。このようにして画定された燃焼チャンバは、それが空気流の中に置かれるため、できるだけ空力的である必要のある軸対称の組付体を構成する。整形板は、一般に、外側キャップと呼ばれる環状部と、内側キャップと呼ばれる環状部とを備える。燃焼チャンバの様々な構成要素は、取り外し可能な方法で互いに組み付けられる。例えば、前記外壁および前記内壁、前記チャンバ端壁、ならびに整形板要素を、チャンバ端壁の近傍に配置された環状のボルトによって組み付けることが知られている。ボルトの頭部によって、空気の流れが乱される。この乱れによって燃焼チャンバの性能が不利にされる。

ある種の燃焼チャンバでは、ボルト締めによる組み付けは、前記内壁および外壁、チャンバ端壁、ならびに整形板の間の一組の溶着部によって置き換えられている。そのような種類の燃焼チャンバでは、燃焼チャンバの外側あるいは内側をめぐる流れを乱すボルト頭部はもはや存在しない。しかしながら、溶接が施されていることで、燃焼チャンバを修理することを困難にする。なぜなら、このチャンバを、２つの環状溶着部に沿って切断することが必要であるからである。溶着部は錐状体に位置しているため、溶着部の要素を修理した後に、燃焼チャンバを再組み付けすることは、きわめて困難でありかつ費用がかかる。

本発明によれば、これら２つの困難を克服することが可能になる。

より正確には、本発明によれば、概ね環状の外壁と、概ね環状の内壁と、前記外壁と内壁との間に延在しかつその上に取り付けられた噴射器手段を有しているチャンバ端壁と、前記噴射器手段を収容する環状空洞を画定するために、このチャンバ端壁と協働している整形板とを備え、前記整形板が、「外側キャップ」と呼ばれる環状部と、「内側キャップ」と呼ばれる環状部とを備える、ジェットエンジン燃焼チャンバであって、前記外側および内側キャップが、前記環状空洞の中へ突出している内側締結具部品を含むことと、前記チャンバ端壁が、前記環状空洞の中へ突出している対応する内側締結具部品を含むことと、前記外側および内側キャップの内側締結具部品が、前記チャンバ端壁の対応する内側締結具部品へ直接組み付けられることとを特徴とする、ジェットエンジン燃焼チャンバが提供される。

上記の内側締結具部品は、周方向へ分布された舌状体であってもよく、あるいは、より一般的には、それらは環状リムであってもよい。

例えば、舌状体が利用されるときには、前記キャップの舌状体は、前記チャンバ端壁の舌状体へ溶接される。それらは、それらの端部においてだけ対になって互いに溶接されるのが好ましい。そのような条件の下では、燃焼チャンバの構成要素のどのような分解も、溶接部を除去するために舌状体の端部を研削することによって、容易に実行されることができる。

別々の舌状体があれば、燃焼チャンバを複数の部分に再分割することが可能になり、従って、これらの部分のいずれか１つに修理を行うことが可能になる。

締結具部品が環状リムであるときには、舌状体を利用するときのように、例えば、周方向へ規則的に分布された複数の溶着部を作ることで、区分化された構成を保存することは、有利である。環状リムと舌状体とを組み合わせることもできる。

有利な実施形態では、前記外側キャップと前記外壁とは、溶接によって周方向へ互いに組み付けられる。溶接は、突き合わせ溶接であってよい。

内壁とチャンバ端壁とは、周方向へ互いに固定されるのが有利である。組み付けは、リベット留めによって、あるいは締まり嵌めによってさえ、実行されることができる。

舌状体を一体化する溶接は、従来のタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）型の溶接であるのが好ましい。部品を互いに組み付ける電気アークを生成するために、高電流がタングステン電極を通過する。アークを受ける金属は、局部的に溶融される。溶接は、不活性ガス環境（例えばアルゴン環境）において実行される。

キャップによって担持された舌状体は、蝋付けによってキャップへ組み付けられるのが好ましい。それぞれの舌状体は、互いに組み付けられる材料の融点よりも低い融点を有している溶加材によって、キャップへ組み付けられる。このように、組み付けは、互いに組み付けるための部品の金属を溶融させることなく達成される。溶加材は、その溶融温度まで温度上昇すると、互いに組み付けるための部分同士の間における毛管作用によって浸透する。溶加材は、約１１６０℃の蝋付け温度を有するように、ニッケルに基づくものであるのが好ましい。

別の任意の特徴によれば、内側キャップは、内壁の端部分に被覆接触する環状縁を含む。

単に例示としてだけ付与され、かつ添付図面を参照してなされた以下の説明を考慮に入れることで、本発明はいっそうよく理解することができるとともに、本発明の他の利点はいっそう明らかになる。

図面は、複数の環状部品を互いに組み付けることによって作り上げられた、燃焼チャンバ１１の前方部分の一部を示している。概ね環状の外壁１２と、概ね環状の内壁１３と、これらの外壁と内壁との間に延在しかつその上に取り付けられた噴射器手段２１を有しているチャンバ端壁１４と、「外側キャップ」１６と呼ばれる環状部および「内側キャップ」１７と呼ばれる環状部を備える整形板１５とを認めることができる。整形板は、噴射器手段を収容する環状空洞２０を画定するために、チャンバ端壁と協働している。これらの手段は、周方向へ規則的に間隔を置いて配置され、かつチャンバ端壁１４に取り付けられた、複数の噴射器２２によって構成されている。

本発明は、さらに詳しくは、前記内壁および前記外壁と、前記チャンバ端壁と、および２つのキャップとが、互いに組み付けられる方法に関する。

より詳細には、キャップ１６、１７は、環状空洞２０の中へ突出している舌状体２４、２５をそれぞれ含む。これらの舌状体は、周方向へ規則的に離間されている。それぞれのキャップは、存在する噴射器と同数の舌状体２４あるいは２５を備えているが、それら舌状体は、分解の際にいっそう良好な接近可能性をもたらすように、噴射器に対して周方向へずれている。舌状体２４あるいは２５は、キャップの内面の形状に合致する湾曲部分２８と、環状空洞の中へ突出するように径方向内方へ曲げられた部分２９とを有する。チャンバ端壁は、環状空洞の中へ突出している舌状体３４、３５をさらに有する。チャンバ端壁１４と、チャンバ端壁がその内側周縁および外側周縁を担持している舌状体３４、３５とは、図２に認められるように、切断されかつ打ち抜かれた単一の金属板の部分である。一組の外側舌状体３４と一組の内側舌状体３５とを認めることができる。チャンバ端壁の外側舌状体３４と外側キャップの舌状体２４とは、等しい数で存在しており、また、それらは、チャンバ端壁の対応する舌状体に対して押圧されたその突出部分を有しているキャップのそれぞれの舌状体に重なっている。同様に、内側キャップの舌状体２５とチャンバ端壁の内側舌状体３５とは、数が等しく、かつそれらは、チャンバ端壁の対応する舌状体に対して押圧されたその突出部分を有している、内側キャップのそれぞれの舌状体に重なっている。前記キャップの舌状体は、これらの位置で前記チャンバ端壁の舌状体へ組み付けられる。より詳細には、前記キャップの舌状体と前記チャンバ端壁の舌状体とは、対になって、かつ好ましくはそれらの端部でだけ、互いに溶接される。上で述べたように、溶着部４０はＴＩＧ型のものであるのが好ましい。対照的に、キャップ１６、１７へ固定された舌状体２４、２５は、蝋付けによってキャップへ一体化される。舌状体は、一方が他方に対して対になって互いに接するように湾曲しているので、およびそれら舌状体は、それらの端部でだけ互いに溶接されるので、例えば前記相互溶着端部を研削することによって、それらを分離することは比較的容易である。このような研削作業によれば、修理を実行するために、燃焼チャンバの様々な部分を分解することが可能になる。修理が実行された後に、わずかに短くされた舌状体２４、３５および２５、３５の端部同士を互いに溶接することによって、再組み付けが可能である。

さらにまた、外側キャップ１６と前記外壁１２とは、溶接によって周方向へ互いに組み付けられる。図示されたように、溶着部４２は、燃焼チャンバの外側における空気の流れが乱されないように、突き合わせ溶接される。チャンバ端壁１４は、前記外側部へ固定されていない。

さらにまた、内壁１３と前記チャンバ端壁１４とは、周方向へ一体化される。説明された実施形態では、これら２つの壁は、接触する環状縁４３および４４を有するように形成される。これらの縁は、リベット留めによってあるいは締まり嵌めによって一体化されることができる。前記内側キャップ１７は、前記内壁の環状縁に被覆接触する環状縁４７をさらに有する。それは前記内壁へ固定されない。この構成によれば、燃焼チャンバの内壁と内側キャップとによって画定された通路の内側における空気流の乱れは、ごく少ないものになる。前記内壁１３と前記内側キャップ１７とは、それらの接触領域において一体化されていない。

断面では、環状リムを利用する組付体は、図３に示されたものと同じ構成を有しているであろう。

本発明による燃焼チャンバの切欠斜視図である。 燃焼チャンバの様々な構成要素が互いにどのように組み付けられるかをいっそう明確に示すために、噴射器手段が取り外された、図１に類似している図である。 図２よりも大きい縮尺における径方向断面図である。

符号の説明

１１ 燃焼チャンバ
１２ 外壁
１３ 内壁
１４ チャンバ端壁
１５ 整形板
１６ 外側キャップ
１７ 内側キャップ
２０ 環状空洞
２１ 噴射器手段
２２ 噴射器
２４、２５、３４、３５ 舌状体
２８ 湾曲部分
２９ 径方向内方へ曲げられた部分
４０、４２ 溶着部
４３、４４ 接触する環状縁

Claims (12)

1. 概ね環状の外壁（１２）と、概ね環状の内壁（１３）と、前記外壁と内壁との間に延在しかつ上に取り付けられた噴射器手段を有しているチャンバ端壁（１４）と、前記噴射器手段を収容する環状空洞（２０）を画定するために、前記チャンバ端壁と協働している整形板とを備え、前記整形板が、「外側キャップ」（１６）と呼ばれる環状部と、「内側キャップ」（１７）と呼ばれる環状部とを備える、ジェットエンジン燃焼チャンバであって、前記外側および内側キャップが、前記環状空洞の中へ突出している内側締結具部品（２４、２５）を含むことと、前記チャンバ端壁が、前記環状空洞の中へ突出している対応する内側締結具部品（３４、３５）を含むことと、前記外側および内側キャップの内側締結具部品が、前記チャンバ端壁の対応する内側締結具部品へ直接組み付けられることとを特徴とする、ジェットエンジン燃焼チャンバ。
2. 前記内側締結具部品が、周方向へ分布された舌状体であることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼チャンバ。
3. 前記キャップの舌状体（２４、２５）と前記チャンバ端壁の舌状体（３４、３５）とが、互いに溶接されることを特徴とする、請求項２に記載の燃焼チャンバ。
4. 前記キャップの前記舌状体および前記チャンバ端壁の前記舌状体が、両方とも、一方が他方に対して対になって並んで延在するように湾曲していることと、前記キャップの前記舌状体および前記チャンバ端壁の前記舌状体が、前記キャップの前記舌状体および前記チャンバ端壁の前記舌状体の端部（４０）において対になって互いに溶接されることとを特徴とする、請求項２または３に記載の燃焼チャンバ。
5. 前記内側締結具部品が、環状リムであることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼チャンバ。
6. 前記外側キャップ（１６）と前記内壁（１２）とが、溶着部（４２）によって周方向へ互いに組み付けられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ。
7. 前記外側キャップ（１６）と前記内壁（１２）とが、互いに突き合わせ溶接されることを特徴とする、請求項６に記載の燃焼チャンバ。
8. 前記内壁（１３）と前記チャンバ端壁（１４）とが、周方向へ一体化されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ。
9. 前記内壁と前記チャンバ端壁とが、リベット留めによってあるいは締まり嵌めによって一体化される、接触環状縁（４３、４４）を備えて形成されることを特徴とする、請求項８に記載の燃焼チャンバ。
10. 前記チャンバ端壁（１４）と前記チャンバ端壁（１４）によって担持された舌状体（３４、３５）とが、切断されかつ打ち抜かれた単一の金属板の部分であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ。
11. 前記キャップによって担持された舌状体（２４、２５）が、蝋付けによって前記キャップへ組み付けられることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ。
12. 前記内側キャップが、前記内壁の前記環状縁（４３）に被覆接触する環状縁（４７）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の燃焼チャンバ。

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