JP2693665B2 - ガスタービン燃焼器ライナ、アフタバーナ用ガスタービンエンジン排気部燃焼器ライナ及びガスタービン燃焼器ライナを製造する方法 - Google Patents
ガスタービン燃焼器ライナ、アフタバーナ用ガスタービンエンジン排気部燃焼器ライナ及びガスタービン燃焼器ライナを製造する方法Info
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- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/002—Wall structures
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
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- F02K1/78—Other construction of jet pipes
- F02K1/82—Jet pipe walls, e.g. liners
- F02K1/822—Heat insulating structures or liners, cooling arrangements, e.g. post combustion liners; Infra-red radiation suppressors
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/202—Heat transfer, e.g. cooling by film cooling
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスタービンエンジ
ンに用いる気膜冷却燃焼器ライナーに関し、特に、航空
機ガスタービンエンジン用の多数の気膜冷却穴を設けた
燃焼器ライナーに関する。
ンに用いる気膜冷却燃焼器ライナーに関し、特に、航空
機ガスタービンエンジン用の多数の気膜冷却穴を設けた
燃焼器ライナーに関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンエンジンの圧縮機部分とタ
ービン部分との間に位置する燃焼区分(セクション)に
は、通常、燃焼器ライナーを使用する。燃焼器ライナー
は、アフターバーナを用いる航空機エンジンの排気部分
にも使用する。燃焼器は、普通、外部ケーシングおよび
内部燃焼器を含む。燃焼器の内部で燃料を燃焼させて、
通常、3,000°F以上のような極めて高い温度の高
熱ガスを生成する。この強い熱がタービンへ出ていく前
に燃焼器に損傷を与えるのを防止するために、燃焼器の
内部に熱シールド、すなわち燃焼器ライナーを設ける。
したがって、燃焼器ライナーは、強い燃焼熱が燃焼器ま
たは周囲のエンジンに損害を与えるのを防止する。
ービン部分との間に位置する燃焼区分(セクション)に
は、通常、燃焼器ライナーを使用する。燃焼器ライナー
は、アフターバーナを用いる航空機エンジンの排気部分
にも使用する。燃焼器は、普通、外部ケーシングおよび
内部燃焼器を含む。燃焼器の内部で燃料を燃焼させて、
通常、3,000°F以上のような極めて高い温度の高
熱ガスを生成する。この強い熱がタービンへ出ていく前
に燃焼器に損傷を与えるのを防止するために、燃焼器の
内部に熱シールド、すなわち燃焼器ライナーを設ける。
したがって、燃焼器ライナーは、強い燃焼熱が燃焼器ま
たは周囲のエンジンに損害を与えるのを防止する。
【0003】ある種の航空機ガスタービンエンジン、特
に戦闘機や爆撃機のような超音速飛行の可能なエンジン
では、エンジンの排気部分にアフターバーナまたはオー
グメンタを配置する。アフターバーナ・エンジンにも熱
シールドまたはライナーを設けて、強い燃焼熱がエンジ
ンおよび航空機の排気部分その他の部分の包囲ケーシン
グに損傷を与えるのを防止する。
に戦闘機や爆撃機のような超音速飛行の可能なエンジン
では、エンジンの排気部分にアフターバーナまたはオー
グメンタを配置する。アフターバーナ・エンジンにも熱
シールドまたはライナーを設けて、強い燃焼熱がエンジ
ンおよび航空機の排気部分その他の部分の包囲ケーシン
グに損傷を与えるのを防止する。
【0004】従来から、種々のタイプの燃焼器およびア
フターバーナ・ライナーが提案され、使用されている。
その上、大きな燃焼熱に耐えるように、あるいはライナ
ーの予測可使寿命を長くするために、これらのライナー
を冷却する種々の異なる方法が提案されている。ところ
が、これらのライナーは、非常に複雑で、製造およびオ
ーバーホールが困難かつ高価であり、エンジンの重量を
増す。エンジンの設計者は、燃焼器に見出される温度お
よび圧力差に耐えることができ、製造が比較的簡単で、
安価である軽量のライナーを組み込むことを、以前から
追求してきた。
フターバーナ・ライナーが提案され、使用されている。
その上、大きな燃焼熱に耐えるように、あるいはライナ
ーの予測可使寿命を長くするために、これらのライナー
を冷却する種々の異なる方法が提案されている。ところ
が、これらのライナーは、非常に複雑で、製造およびオ
ーバーホールが困難かつ高価であり、エンジンの重量を
増す。エンジンの設計者は、燃焼器に見出される温度お
よび圧力差に耐えることができ、製造が比較的簡単で、
安価である軽量のライナーを組み込むことを、以前から
追求してきた。
【0005】燃焼ライナーを気膜冷却(フィルム冷却)
する従来の方法では、Burrの米国特許第4,56
6,280号およびVdoviakらの米国特許第4,
733,538号に記載されているような、気膜冷却ス
ロットを円周方向に配置した複数の列を設けている。こ
れらの提案に用いられる複雑な構造はライナー厚さが均
一でなく、そのために熱勾配が生じ、ライナーの低サイ
クル疲労の原因となり、したがって、ライナーの予測寿
命が短くなり、耐久性が低下する。複雑な形状やこれら
のライナーを製造するのに必要な切削加工は、ライナー
のコストと重量にとって望ましくない。
する従来の方法では、Burrの米国特許第4,56
6,280号およびVdoviakらの米国特許第4,
733,538号に記載されているような、気膜冷却ス
ロットを円周方向に配置した複数の列を設けている。こ
れらの提案に用いられる複雑な構造はライナー厚さが均
一でなく、そのために熱勾配が生じ、ライナーの低サイ
クル疲労の原因となり、したがって、ライナーの予測寿
命が短くなり、耐久性が低下する。複雑な形状やこれら
のライナーを製造するのに必要な切削加工は、ライナー
のコストと重量にとって望ましくない。
【0006】他の気膜冷却燃焼器ライナーとして、たと
えばEnzakiらの米国特許第4,695,247号
は、気膜冷却高温壁に対して約30度傾斜した気膜冷却
穴を設けた二重壁ライナーの使用を開示している。この
タイプの二重壁ライナーは複雑で、重く、製造および修
理に費用がかかる。離間した二重壁間の内部空所は、メ
インテナンス問題および閉塞の原因ともなり得る。さら
に、Foltzの米国特許第4,896,510号に、
多数の気膜冷却穴を設けた別のタイプの二重壁ライナー
が開示されている。ここでフォルツの特許は、この発明
の背景を理解するための参考技術として挙げたに過ぎ
ず、上述した他の特許もすべてそのような参考として挙
げたものである。
えばEnzakiらの米国特許第4,695,247号
は、気膜冷却高温壁に対して約30度傾斜した気膜冷却
穴を設けた二重壁ライナーの使用を開示している。この
タイプの二重壁ライナーは複雑で、重く、製造および修
理に費用がかかる。離間した二重壁間の内部空所は、メ
インテナンス問題および閉塞の原因ともなり得る。さら
に、Foltzの米国特許第4,896,510号に、
多数の気膜冷却穴を設けた別のタイプの二重壁ライナー
が開示されている。ここでフォルツの特許は、この発明
の背景を理解するための参考技術として挙げたに過ぎ
ず、上述した他の特許もすべてそのような参考として挙
げたものである。
【0007】ライナーを冷却するさらに他の手段として
は、ほとんど多孔性といってよいライナーを通して冷却
空気を連続的ににじみ出させる、しみ出し(トランスピ
レーション)冷却手段がある。しみ出し冷却ライナーは
比較的複雑な穴を有し、多重な材料層を使用する。しみ
出し冷却ライナーは、多孔度が高いので弱く、したがっ
て、現代の大型タービンエンジンに使用するためには、
複雑なあるいは重い支持手段を必要とする。
は、ほとんど多孔性といってよいライナーを通して冷却
空気を連続的ににじみ出させる、しみ出し(トランスピ
レーション)冷却手段がある。しみ出し冷却ライナーは
比較的複雑な穴を有し、多重な材料層を使用する。しみ
出し冷却ライナーは、多孔度が高いので弱く、したがっ
て、現代の大型タービンエンジンに使用するためには、
複雑なあるいは重い支持手段を必要とする。
【0008】
【発明の概要】上述した問題を解決し、他の利点を達成
するこの発明は、壁に貫通する形態で多孔気膜冷却手段
を設けた単一壁環状燃焼器ライナーを提供し、好ましく
はライナーを板金から作製する。この発明の多孔気膜冷
却手段は、多数の下流方向に急傾斜した小さな気膜冷却
穴(ホール)を、軸線方向下流に傾斜させ、互いに近接
配置することにより、ライナーの長さ全体にわたって気
膜冷却を行うよう設計された少なくとも1つの連続パタ
ーンを形成した構成である。この発明の気膜冷却穴は、
良好な気膜冷却を促進するのに十分な小ささであるが、
過度の穴づまりを避けるのに十分な大きさであることが
必要である。好ましい実施例では、多孔気膜冷却穴は、
直径約20ミルで、公称公差約±2ミルである。本発明
者は、10ミルの穴は閉塞しやすいので、避けるべきで
あることを確かめた。さらに、この発明によれば、気膜
冷却穴は、傾斜角20度で、公称公差約±1度であり、
互いに穴径の約6.5〜7.5倍程度に密に配置し、そ
して軸線方向に隣り合う穴の列を、円周方向に隣接する
穴間の角度の半分だけ円周方向にずらせて、冷却気膜噴
射点の均等性をさらに向上させる。
するこの発明は、壁に貫通する形態で多孔気膜冷却手段
を設けた単一壁環状燃焼器ライナーを提供し、好ましく
はライナーを板金から作製する。この発明の多孔気膜冷
却手段は、多数の下流方向に急傾斜した小さな気膜冷却
穴(ホール)を、軸線方向下流に傾斜させ、互いに近接
配置することにより、ライナーの長さ全体にわたって気
膜冷却を行うよう設計された少なくとも1つの連続パタ
ーンを形成した構成である。この発明の気膜冷却穴は、
良好な気膜冷却を促進するのに十分な小ささであるが、
過度の穴づまりを避けるのに十分な大きさであることが
必要である。好ましい実施例では、多孔気膜冷却穴は、
直径約20ミルで、公称公差約±2ミルである。本発明
者は、10ミルの穴は閉塞しやすいので、避けるべきで
あることを確かめた。さらに、この発明によれば、気膜
冷却穴は、傾斜角20度で、公称公差約±1度であり、
互いに穴径の約6.5〜7.5倍程度に密に配置し、そ
して軸線方向に隣り合う穴の列を、円周方向に隣接する
穴間の角度の半分だけ円周方向にずらせて、冷却気膜噴
射点の均等性をさらに向上させる。
【0009】この発明の好適な実施例によれば、燃焼器
ライナーを波形(コルゲート)にして、座屈を防止する
設計の波状壁を形成する。このような波状壁は、ガスタ
ービンエンジンの燃焼区分に設ける外側バーナー・ライ
ナーや、アフターバーナを有する航空機ガスタービンエ
ンジンにおける排気ダクトのバーナー・ライナーとし
て、特に有用である。
ライナーを波形(コルゲート)にして、座屈を防止する
設計の波状壁を形成する。このような波状壁は、ガスタ
ービンエンジンの燃焼区分に設ける外側バーナー・ライ
ナーや、アフターバーナを有する航空機ガスタービンエ
ンジンにおける排気ダクトのバーナー・ライナーとし
て、特に有用である。
【0010】この発明は、多数の気膜冷却穴を有する燃
焼器ライナーを形成する安価な製造方法も提供する。こ
の方法では、薄い板金(厚さ約30〜80ミルの範囲、
好適な実施例で示すように外側ライナーでは80ミル、
内側ライナーでは30ミル)からライナーを環形状にロ
ール加工し、軸線方向に延在する端縁を互いに溶接して
単一壁の環状シェルを形成し、次にコンピュータ制御レ
ーザ穿孔装置により穴を特定のパターンにレーザ穿孔
し、多数の小さな(20ミル程度)気膜冷却穴の少なく
とも1つの連続パターンをシェルに形成する。穴は、好
ましくは公差約±1°で20°〜10°の範囲、特に2
0°である下流向きの急な角度を持ち、互いに比較的近
接して(中心線間距離約140ミル)配置する。拡張ダ
イを用いる周知の通常の技術により、ライナーを、浅い
波状壁コルゲーションおよびフランジを含む最終形状に
拡張成形する。希釈穴をライナーに穿孔するのは、最終
環形状を成形する前でも後でもよく、また熱バイヤ被膜
を設けるのも冷却穴を穿孔する前でも後でも、また最終
形状を成形する前でも後でもよい。
焼器ライナーを形成する安価な製造方法も提供する。こ
の方法では、薄い板金(厚さ約30〜80ミルの範囲、
好適な実施例で示すように外側ライナーでは80ミル、
内側ライナーでは30ミル)からライナーを環形状にロ
ール加工し、軸線方向に延在する端縁を互いに溶接して
単一壁の環状シェルを形成し、次にコンピュータ制御レ
ーザ穿孔装置により穴を特定のパターンにレーザ穿孔
し、多数の小さな(20ミル程度)気膜冷却穴の少なく
とも1つの連続パターンをシェルに形成する。穴は、好
ましくは公差約±1°で20°〜10°の範囲、特に2
0°である下流向きの急な角度を持ち、互いに比較的近
接して(中心線間距離約140ミル)配置する。拡張ダ
イを用いる周知の通常の技術により、ライナーを、浅い
波状壁コルゲーションおよびフランジを含む最終形状に
拡張成形する。希釈穴をライナーに穿孔するのは、最終
環形状を成形する前でも後でもよく、また熱バイヤ被膜
を設けるのも冷却穴を穿孔する前でも後でも、また最終
形状を成形する前でも後でもよい。
【0011】
【効果】この発明に従って構成した燃焼器ライナーは、
代表的には、通常のナゲットまたはパネル気膜冷却燃焼
器ライナーに見られる半径方向の温度勾配を大幅に低減
する。このような半径方向温度勾配の低減の結果、熱フ
ープ応力が減少し、低サイクル疲労寿命が改良される。
通常のオーグメンタ・ライナーに見られるような簡単な
波形を、オーグメンタ・ライナーは勿論、エンジンの燃
焼区分の外側ライナーにも用いて、燃焼器ライナーに耐
座屈性を与える安価な手段とすることができる。
代表的には、通常のナゲットまたはパネル気膜冷却燃焼
器ライナーに見られる半径方向の温度勾配を大幅に低減
する。このような半径方向温度勾配の低減の結果、熱フ
ープ応力が減少し、低サイクル疲労寿命が改良される。
通常のオーグメンタ・ライナーに見られるような簡単な
波形を、オーグメンタ・ライナーは勿論、エンジンの燃
焼区分の外側ライナーにも用いて、燃焼器ライナーに耐
座屈性を与える安価な手段とすることができる。
【0012】この発明による極めて簡単な、安価な製造
方法によれば、板金の円筒をレーザ穿孔して冷却パター
ンを形成し、また拡張ダイによってシェルに補強用波形
を与える。
方法によれば、板金の円筒をレーザ穿孔して冷却パター
ンを形成し、また拡張ダイによってシェルに補強用波形
を与える。
【0013】波形設計とすれば、この発明により得られ
る他の効果として、希釈穴がパネルのナゲット間の位置
に限定される通常のライナーと違って、希釈穴をパネル
上のどこにでも配置することができる。
る他の効果として、希釈穴がパネルのナゲット間の位置
に限定される通常のライナーと違って、希釈穴をパネル
上のどこにでも配置することができる。
【0014】この発明の上述したまた他の特徴および効
果をさらに明瞭にするため、以下に、図面を参照しなが
らこの発明の好適な実施例について説明する。
果をさらに明瞭にするため、以下に、図面を参照しなが
らこの発明の好適な実施例について説明する。
【0015】
【実施例の記載】図1に示すガスタービンエンジンは、
この発明による燃焼ライナーを組み込んだ燃焼区分およ
びアフターバーナを有する航空機ガスタービンエンジン
の代表的な例である。
この発明による燃焼ライナーを組み込んだ燃焼区分およ
びアフターバーナを有する航空機ガスタービンエンジン
の代表的な例である。
【0016】図1に示すこの代表的なガスタービンエン
ジン10は、ファン部分12が、エンジンコア13およ
び全体としてエンジンコア13のまわりに同心に配置さ
れたバイパスダクト35と直流関係で配置された構成で
ある。エンジンコア13およびバイパスダクト35から
の流れは、スラストの生成を助けるのに用いたノズル3
4を有する排気部分22に排出される。スプリッタ17
は、ファン部分12からの空気流の一部27(バイパス
流と称する)をエンジンコア13のまわりのバイパスダ
クト35にバイパスする。残りの空気流25(コア空気
流と称する)は、圧縮機14で圧縮され、燃焼区分16
に吐出される。燃焼区分16は、軸線方向および円周方
向に延在する外側燃焼器ライナー48および内側燃焼器
ライナー50を有する。外側および内側燃焼器ライナー
48および50は互いに半径方向に離間して、相互間に
環状燃焼流れ通路、すなわち燃焼領域33の一部を画定
し、ここでコア流25の一部を燃料と混合し、得られる
混合気を燃焼させる。燃焼区分が生成する高熱燃焼ガス
を圧縮機吐出し流の残りと混合し、こうして得られる加
熱された流れがタービン部分20に流れ、タービン部分
20は圧縮機部分14およびファン部分12に動力を与
える。
ジン10は、ファン部分12が、エンジンコア13およ
び全体としてエンジンコア13のまわりに同心に配置さ
れたバイパスダクト35と直流関係で配置された構成で
ある。エンジンコア13およびバイパスダクト35から
の流れは、スラストの生成を助けるのに用いたノズル3
4を有する排気部分22に排出される。スプリッタ17
は、ファン部分12からの空気流の一部27(バイパス
流と称する)をエンジンコア13のまわりのバイパスダ
クト35にバイパスする。残りの空気流25(コア空気
流と称する)は、圧縮機14で圧縮され、燃焼区分16
に吐出される。燃焼区分16は、軸線方向および円周方
向に延在する外側燃焼器ライナー48および内側燃焼器
ライナー50を有する。外側および内側燃焼器ライナー
48および50は互いに半径方向に離間して、相互間に
環状燃焼流れ通路、すなわち燃焼領域33の一部を画定
し、ここでコア流25の一部を燃料と混合し、得られる
混合気を燃焼させる。燃焼区分が生成する高熱燃焼ガス
を圧縮機吐出し流の残りと混合し、こうして得られる加
熱された流れがタービン部分20に流れ、タービン部分
20は圧縮機部分14およびファン部分12に動力を与
える。
【0017】図1に示すように、アフターバーナ24
は、タービン部分20の下流の排気部分22に配置さ
れ、出力増強、すなわち追加のスラストを生成するため
に、追加の燃料をバイパス空気27およびコア流25と
共に燃焼させる作用をなす。スラスト増強は、軍用機に
おいて離陸時、上昇時そして戦闘行動時に短時間用いる
のに特に有用である。排気部分22にはガス流32が流
れ、具体的にはガス流32は環状ケース26およびその
半径方向内側の環状アフターバーナ・ライナー28で包
囲され、両者間に冷却プレナム29が画定されている。
アフターバーナはオーグメンタとも言う。
は、タービン部分20の下流の排気部分22に配置さ
れ、出力増強、すなわち追加のスラストを生成するため
に、追加の燃料をバイパス空気27およびコア流25と
共に燃焼させる作用をなす。スラスト増強は、軍用機に
おいて離陸時、上昇時そして戦闘行動時に短時間用いる
のに特に有用である。排気部分22にはガス流32が流
れ、具体的にはガス流32は環状ケース26およびその
半径方向内側の環状アフターバーナ・ライナー28で包
囲され、両者間に冷却プレナム29が画定されている。
アフターバーナはオーグメンタとも言う。
【0018】外側および内側燃焼器ライナー48、50
およびアフターバーナ・ライナー28は大体似たような
機能を果たす。これらのライナーは高熱の燃焼ガスを包
囲し、効率よい燃焼を促進するのに適当な流路を形成す
る。加圧空気が燃焼区分16に入ると、そこで燃料と混
合され、燃焼される。こうして得られる高熱の燃焼ガス
は、ガスタービンエンジンによっては3000°Fを越
えることがあるが、燃焼区分16から出て、その後ター
ビンブレード46を通過し、タービン部分20の残りの
部分を流れる。高熱ガスはその後、高速でエンジン10
から排気ノズル34に吐出され、こうして高熱ガス流に
残っているエネルギーによりエンジン10によるスラス
ト発生を行う。
およびアフターバーナ・ライナー28は大体似たような
機能を果たす。これらのライナーは高熱の燃焼ガスを包
囲し、効率よい燃焼を促進するのに適当な流路を形成す
る。加圧空気が燃焼区分16に入ると、そこで燃料と混
合され、燃焼される。こうして得られる高熱の燃焼ガス
は、ガスタービンエンジンによっては3000°Fを越
えることがあるが、燃焼区分16から出て、その後ター
ビンブレード46を通過し、タービン部分20の残りの
部分を流れる。高熱ガスはその後、高速でエンジン10
から排気ノズル34に吐出され、こうして高熱ガス流に
残っているエネルギーによりエンジン10によるスラス
ト発生を行う。
【0019】図2の斜視図に燃焼区分16を部分的に破
断して示す。燃焼器アセンブリ38が、圧縮機吐出し流
れ37内に、燃焼器外側ケーシング130と燃焼器内側
ケーシング132との間に配置され、タービンブレード
46で示されるタービン部分20にエネルギーの増大し
た流体を供給する関係に配置されている。さらに、燃焼
器アセンブリ38は、軸線方向および円周方向に延在す
る外側燃焼器ライナー48および内側燃焼器ライナー5
0から構成され、これらのライナーが相互に半径方向に
離間されて、両者間に環状流路または燃焼領域33の一
部を画定する。外側ライナー48と外側ケーシング13
0とは両者間に外側燃焼器通路160を形成し、また内
側ライナー50と内側ケーシング132とは両者間に内
側燃焼器通路161を形成し、これらの通路は比較的低
温の圧縮機吐出し空気37を受け取る。燃焼器ライナー
48および50の上流端では、複数の燃料インジェクタ
52が、燃焼器アセンブリ38の燃焼器ドーム31内の
複数の開口(アパーチャ)54内に装着されている。な
お、燃焼器アセンブリ38および外側および内側燃焼器
ライナー48、50は、エンジンの中心線のまわりに円
周方向に延在する環状形状であるのが好ましく、そして
ドーム31は、燃料インジェクタ52の二重環状リング
を収容する二重ドーム型である。したがって、燃料イン
ジェクタ52は互いに円周方向に離間して多数の燃料噴
射点を形成し、燃料/空気混合物を燃焼器アセンブリ3
8に環状燃焼流路33の円周方向の広がり全体にわたっ
て導入する。
断して示す。燃焼器アセンブリ38が、圧縮機吐出し流
れ37内に、燃焼器外側ケーシング130と燃焼器内側
ケーシング132との間に配置され、タービンブレード
46で示されるタービン部分20にエネルギーの増大し
た流体を供給する関係に配置されている。さらに、燃焼
器アセンブリ38は、軸線方向および円周方向に延在す
る外側燃焼器ライナー48および内側燃焼器ライナー5
0から構成され、これらのライナーが相互に半径方向に
離間されて、両者間に環状流路または燃焼領域33の一
部を画定する。外側ライナー48と外側ケーシング13
0とは両者間に外側燃焼器通路160を形成し、また内
側ライナー50と内側ケーシング132とは両者間に内
側燃焼器通路161を形成し、これらの通路は比較的低
温の圧縮機吐出し空気37を受け取る。燃焼器ライナー
48および50の上流端では、複数の燃料インジェクタ
52が、燃焼器アセンブリ38の燃焼器ドーム31内の
複数の開口(アパーチャ)54内に装着されている。な
お、燃焼器アセンブリ38および外側および内側燃焼器
ライナー48、50は、エンジンの中心線のまわりに円
周方向に延在する環状形状であるのが好ましく、そして
ドーム31は、燃料インジェクタ52の二重環状リング
を収容する二重ドーム型である。したがって、燃料イン
ジェクタ52は互いに円周方向に離間して多数の燃料噴
射点を形成し、燃料/空気混合物を燃焼器アセンブリ3
8に環状燃焼流路33の円周方向の広がり全体にわたっ
て導入する。
【0020】燃焼器ライナー48および50の上流端に
は、燃焼器ドーム31に取り付けられ、ドーム31で軸
線方向および半径方向に支持された手段が設けられてい
る。燃焼器ライナー48および50の下流端73には、
ライナーの半径方向支持を行い、ライナーの熱膨張を許
容する半径方向支持手段、たとえば締りばめその他の普
通の支持手段が設けられている。
は、燃焼器ドーム31に取り付けられ、ドーム31で軸
線方向および半径方向に支持された手段が設けられてい
る。燃焼器ライナー48および50の下流端73には、
ライナーの半径方向支持を行い、ライナーの熱膨張を許
容する半径方向支持手段、たとえば締りばめその他の普
通の支持手段が設けられている。
【0021】外側燃焼器ライナー48は、単一壁の環状
シートまたはシェルからなり、シェルの大体軸線方向に
延在する部分に大体環状の波形60を設けて、外側ライ
ナー48に波状壁断面63を与えている。外側ライナー
48は、その低温側57が燃焼領域33の外側の比較的
低温の空気と接触し、またその高温側61が燃焼領域3
3に面し、そしてライナー48に多孔気膜冷却を行う手
段を含む。多孔気膜冷却を行う手段は、図4に示すよう
に、ライナー48に多数の極めて狭い気膜冷却穴(ホー
ル)80を密に配列した構成で、これらの穴80は15
°〜20°の範囲の下流向きの急な角度Aを有し、ライ
ナー48の低温側57から高温側61へ軸線方向後方に
傾斜している。製造およびコストの観点から、ライナー
48の各面に対して約20°の傾射角Aが好ましいこと
を確かめた。それより小さい傾斜角Aが冷却が向上する
ので有利であり、したがって、コストが見合うならば、
約20°〜15°の範囲の傾斜角Aを使用することがで
きる。15°より小さい傾斜の穴ではライナー構造が弱
くなる。穴80は、直径20ミル(0.02インチ)と
し、互いに中心同士を約150ミル(0.15イン
チ)、または穴直径の約6.5倍程度離すのが好まし
い。
シートまたはシェルからなり、シェルの大体軸線方向に
延在する部分に大体環状の波形60を設けて、外側ライ
ナー48に波状壁断面63を与えている。外側ライナー
48は、その低温側57が燃焼領域33の外側の比較的
低温の空気と接触し、またその高温側61が燃焼領域3
3に面し、そしてライナー48に多孔気膜冷却を行う手
段を含む。多孔気膜冷却を行う手段は、図4に示すよう
に、ライナー48に多数の極めて狭い気膜冷却穴(ホー
ル)80を密に配列した構成で、これらの穴80は15
°〜20°の範囲の下流向きの急な角度Aを有し、ライ
ナー48の低温側57から高温側61へ軸線方向後方に
傾斜している。製造およびコストの観点から、ライナー
48の各面に対して約20°の傾射角Aが好ましいこと
を確かめた。それより小さい傾斜角Aが冷却が向上する
ので有利であり、したがって、コストが見合うならば、
約20°〜15°の範囲の傾斜角Aを使用することがで
きる。15°より小さい傾斜の穴ではライナー構造が弱
くなる。穴80は、直径20ミル(0.02インチ)と
し、互いに中心同士を約150ミル(0.15イン
チ)、または穴直径の約6.5倍程度離すのが好まし
い。
【0022】同様に、内側ライナー50は、ライナー5
0の低温面49から高温面51まで軸線方向後方へ傾斜
した、多数の急傾斜した極めて狭い気膜冷却穴80を密
に配列した単一壁環状シートまたはシェルから形成す
る。
0の低温面49から高温面51まで軸線方向後方へ傾斜
した、多数の急傾斜した極めて狭い気膜冷却穴80を密
に配列した単一壁環状シートまたはシェルから形成す
る。
【0023】単一壁の環状燃焼器ライナーは、その製造
方法とともに、この発明の主要な特徴である。この発明
に従って代表的な燃焼器ライナーを製造する好適な方法
を図3a〜図3dに示す。外側燃焼器ライナー48は、
ガスタービン燃焼器の高熱環境に適当な、薄い、好適例
では厚さ約80ミル(0.08インチ)の金属シートか
ら形成する。板金シェル48を板金のシート260から
作製するには、好ましくは、図3aに示すように、シー
トをローラ240でロール加工し、その軸線方向端縁2
20同士を溶接して継ぎ目275とし、これによりシェ
ルの大体環状の形状を形成する。シェル形状は円錐形で
も円筒形でもよい。次に、図3bにレーザ280および
そのビーム290で示すように、外側ライナー48の環
状シェルに多数の気膜冷却穴80を、ライナーの高温側
から低温側にレーザ穿孔する。すなわち、外側ライナー
48の場合、シェルの内側からレーザ穿孔する。もし
も、外側ライナー48およびアフターバーナ・ライナー
28(図5に示す)の場合のように、波形またはコルゲ
ーション60を付ける必要があるならば、そのときに
は、図3cに示すように、拡張ダイ195、197を用
いて拡張成形することによりシェルの壁に波形を形成す
る。シェルの端部での環状断面をこの工程で形成して、
フランジ73または他のライナー取付け手段を形成して
もよい。
方法とともに、この発明の主要な特徴である。この発明
に従って代表的な燃焼器ライナーを製造する好適な方法
を図3a〜図3dに示す。外側燃焼器ライナー48は、
ガスタービン燃焼器の高熱環境に適当な、薄い、好適例
では厚さ約80ミル(0.08インチ)の金属シートか
ら形成する。板金シェル48を板金のシート260から
作製するには、好ましくは、図3aに示すように、シー
トをローラ240でロール加工し、その軸線方向端縁2
20同士を溶接して継ぎ目275とし、これによりシェ
ルの大体環状の形状を形成する。シェル形状は円錐形で
も円筒形でもよい。次に、図3bにレーザ280および
そのビーム290で示すように、外側ライナー48の環
状シェルに多数の気膜冷却穴80を、ライナーの高温側
から低温側にレーザ穿孔する。すなわち、外側ライナー
48の場合、シェルの内側からレーザ穿孔する。もし
も、外側ライナー48およびアフターバーナ・ライナー
28(図5に示す)の場合のように、波形またはコルゲ
ーション60を付ける必要があるならば、そのときに
は、図3cに示すように、拡張ダイ195、197を用
いて拡張成形することによりシェルの壁に波形を形成す
る。シェルの端部での環状断面をこの工程で形成して、
フランジ73または他のライナー取付け手段を形成して
もよい。
【0024】図2に戻ると、外側ライナー48および内
側ライナー50それぞれに複数の希釈用開口(アパーチ
ャ)78を円周方向に間隔をあけて設け、主としてこれ
らの開口78を通して希釈空気を導入する。開口78
は、それぞれの断面積が多孔冷却用穴80の1つの断面
積より著しく大きく、数が通常かなり少ない。希釈用開
口78は、そして程度は少ないが冷却用穴80も、追加
の空気を燃焼器アセンブリ38内に導入する作用をな
す。この追加の空気はインジェクタ52からの空気/燃
料混合気と混ざり、そしてある程度追加の燃焼を促進す
る。
側ライナー50それぞれに複数の希釈用開口(アパーチ
ャ)78を円周方向に間隔をあけて設け、主としてこれ
らの開口78を通して希釈空気を導入する。開口78
は、それぞれの断面積が多孔冷却用穴80の1つの断面
積より著しく大きく、数が通常かなり少ない。希釈用開
口78は、そして程度は少ないが冷却用穴80も、追加
の空気を燃焼器アセンブリ38内に導入する作用をな
す。この追加の空気はインジェクタ52からの空気/燃
料混合気と混ざり、そしてある程度追加の燃焼を促進す
る。
【0025】図4において、ライナーの厚さT、多孔気
膜冷却穴の間隔S(冷却穴中心線間距離)、気膜冷却穴
の長さLおよび直径D、および気膜冷却穴80の傾斜角
Aは、このライナーを用いる特定のエンジンの耐久性を
満たす冷却流れ必要条件の関数である。好ましくは、燃
焼器ライナーの高温側61に熱バリヤ被膜を設けて、ラ
イナーへの熱負荷をさらに軽減する。冷却穴80はレー
ザ穿孔した穴である。代表的には、燃焼器ライナの壁厚
さTを、機械的および熱的負荷条件両方を満足し、そし
て冷却穴80を通る冷却流れが1.0以上、好ましくは
それより大きい適切な長さ/直径比(L/D)を呈する
ような寸法とする。このL/D最小値は、良好な気膜
(フィルム)を形成し、冷却穴80内の内部冷却穴表面
81に沿った対流冷却を最大にするのに必要である。ま
た、冷却穴80を互いに、すなわち隣り合う冷却穴80
の中心線C間で直径の約7倍離す必要があることも確か
めた。
膜冷却穴の間隔S(冷却穴中心線間距離)、気膜冷却穴
の長さLおよび直径D、および気膜冷却穴80の傾斜角
Aは、このライナーを用いる特定のエンジンの耐久性を
満たす冷却流れ必要条件の関数である。好ましくは、燃
焼器ライナーの高温側61に熱バリヤ被膜を設けて、ラ
イナーへの熱負荷をさらに軽減する。冷却穴80はレー
ザ穿孔した穴である。代表的には、燃焼器ライナの壁厚
さTを、機械的および熱的負荷条件両方を満足し、そし
て冷却穴80を通る冷却流れが1.0以上、好ましくは
それより大きい適切な長さ/直径比(L/D)を呈する
ような寸法とする。このL/D最小値は、良好な気膜
(フィルム)を形成し、冷却穴80内の内部冷却穴表面
81に沿った対流冷却を最大にするのに必要である。ま
た、冷却穴80を互いに、すなわち隣り合う冷却穴80
の中心線C間で直径の約7倍離す必要があることも確か
めた。
【0026】レーザ穿孔方法は、燃焼器ライナーの高温
側61から低温側57へ穴を穿孔することにより行うの
が好ましく、これは、外側ライナー48およびアフター
バーナ・ライナー28ではシェルの内側から外側に穴を
開けることを意味し、これにより入口より広い広がった
出口を有する拡散冷却穴を形成する。出口が広がってい
るため冷却穴80を通る冷却流れが拡散し、これにより
気膜冷却効果が高まり、冷却穴80に通す必要のある冷
却流れの量、そしてそのような冷却手段と関連した圧力
およびエンジン性能の損失が少なくなる。
側61から低温側57へ穴を穿孔することにより行うの
が好ましく、これは、外側ライナー48およびアフター
バーナ・ライナー28ではシェルの内側から外側に穴を
開けることを意味し、これにより入口より広い広がった
出口を有する拡散冷却穴を形成する。出口が広がってい
るため冷却穴80を通る冷却流れが拡散し、これにより
気膜冷却効果が高まり、冷却穴80に通す必要のある冷
却流れの量、そしてそのような冷却手段と関連した圧力
およびエンジン性能の損失が少なくなる。
【0027】特に外側ライナー48およびアフターバー
ナ・ライナー28の場合、図1および図2に示す波形6
0のような座屈防止手段を設けるのが好ましい。内向き
圧力荷重による外側ライナー48の座屈は、設計上考慮
すべき重要な事項である。直径が小さいか中位で長さの
短い燃焼器では、十分な座屈余裕をとるのに、ライナー
の厚さを、その成形形状と燃焼器ドーム31およびステ
ータシールによる端部支持との組み合わせから妥当な厚
さとするだけでよい。座屈余裕は、ライナーに有意な軸
線方向曲率をとりその断面係数を増加することにより、
増加することができる。直径が約30インチ以上の極め
て大型の燃焼器ライナー、たとえば、燃焼区分16の外
側ライナー48や、長い燃焼器ライナー、たとえばアフ
ターバーナ・ライナー28は、座屈を防止する追加の措
置が必要である。この発明では、外側ライナー48およ
びアフターバーナ・ライナー28に波形60を設けて、
ライナーの反りを制限し、座屈を防ぐ。
ナ・ライナー28の場合、図1および図2に示す波形6
0のような座屈防止手段を設けるのが好ましい。内向き
圧力荷重による外側ライナー48の座屈は、設計上考慮
すべき重要な事項である。直径が小さいか中位で長さの
短い燃焼器では、十分な座屈余裕をとるのに、ライナー
の厚さを、その成形形状と燃焼器ドーム31およびステ
ータシールによる端部支持との組み合わせから妥当な厚
さとするだけでよい。座屈余裕は、ライナーに有意な軸
線方向曲率をとりその断面係数を増加することにより、
増加することができる。直径が約30インチ以上の極め
て大型の燃焼器ライナー、たとえば、燃焼区分16の外
側ライナー48や、長い燃焼器ライナー、たとえばアフ
ターバーナ・ライナー28は、座屈を防止する追加の措
置が必要である。この発明では、外側ライナー48およ
びアフターバーナ・ライナー28に波形60を設けて、
ライナーの反りを制限し、座屈を防ぐ。
【0028】波形60の波状設計により与えられる耐座
屈性はオーグメンタ・ライナーに適用するものと同様で
あり、ライナーの気膜性能が波形による悪影響を受けな
いように設計しなければならない。本発明者は、浅い正
弦波形状が好適であることを確かめた。このような浅い
波状壁、すなわちコルゲートライナーの例を具体的に示
すと、燃焼器部分の外側ライナー48の直径が30イン
チ、高温側51での谷−頂深さが約80ミル(0.08
インチ)、頂−頂距離が約900ミル(0.9インチ)
である好適例がある。本発明者は、このような形状が、
冷却フィルムの一体性を維持し、十分な耐座屈性を与え
るのに極めて有効であることを確かめた。
屈性はオーグメンタ・ライナーに適用するものと同様で
あり、ライナーの気膜性能が波形による悪影響を受けな
いように設計しなければならない。本発明者は、浅い正
弦波形状が好適であることを確かめた。このような浅い
波状壁、すなわちコルゲートライナーの例を具体的に示
すと、燃焼器部分の外側ライナー48の直径が30イン
チ、高温側51での谷−頂深さが約80ミル(0.08
インチ)、頂−頂距離が約900ミル(0.9インチ)
である好適例がある。本発明者は、このような形状が、
冷却フィルムの一体性を維持し、十分な耐座屈性を与え
るのに極めて有効であることを確かめた。
【0029】燃焼器に適当な板金材料は良く知られてお
り、ハステロイ(Hastelloy)X、HS18
8、HA230などの合金がある。また、レネ(Ren
e′)80合金も、急冷凝固プラズマ堆積(RSPD=
rapid solidification plas
ma deposition)法と組み合わせて用いる
場合には、適当である。RSPD法は板金ライナーには
適当でないが、マンドレル上で環形状に成形することが
でき、経済的である。板金材料を用いる場合、シートを
適当な寸法にロール成形するか、へら絞り加工すること
により、あるいはシートを溶接した後、所望の幾何形状
にへら絞り加工することにより、ライナー自体を成形す
ることができる。このライナー構成は、製造法が主とし
て、板金のへら絞り加工、レーザ穿孔、そして熱バリヤ
保護層の被覆を含むだけであるので、コストが低い。
り、ハステロイ(Hastelloy)X、HS18
8、HA230などの合金がある。また、レネ(Ren
e′)80合金も、急冷凝固プラズマ堆積(RSPD=
rapid solidification plas
ma deposition)法と組み合わせて用いる
場合には、適当である。RSPD法は板金ライナーには
適当でないが、マンドレル上で環形状に成形することが
でき、経済的である。板金材料を用いる場合、シートを
適当な寸法にロール成形するか、へら絞り加工すること
により、あるいはシートを溶接した後、所望の幾何形状
にへら絞り加工することにより、ライナー自体を成形す
ることができる。このライナー構成は、製造法が主とし
て、板金のへら絞り加工、レーザ穿孔、そして熱バリヤ
保護層の被覆を含むだけであるので、コストが低い。
【0030】この発明の好適な実施例にしたがって燃焼
器ライナーを製造する方法によれば、燃焼器ライナーが
極めて低コストで得られる。図3A〜3Cを参照する
と、まず、(好ましくは前述した材料のいずれかの)板
金原料から、好ましくはロール加工により円筒を製作す
る。ロール加工した板金の軸線方向延在端に沿って軸線
方向に溶接して円筒端部同士を接合する。次に、円筒を
治具で固定し、円筒に多数の気膜冷却穴80をレーザ穿
孔する。燃焼区分16用の代表的な直径30インチの外
側ライナー48に、20,000以上の穴をあけるのが
代表的である。穿孔した燃焼器ライナーを次に1組のダ
イで拡張成形して、波形を付ける。
器ライナーを製造する方法によれば、燃焼器ライナーが
極めて低コストで得られる。図3A〜3Cを参照する
と、まず、(好ましくは前述した材料のいずれかの)板
金原料から、好ましくはロール加工により円筒を製作す
る。ロール加工した板金の軸線方向延在端に沿って軸線
方向に溶接して円筒端部同士を接合する。次に、円筒を
治具で固定し、円筒に多数の気膜冷却穴80をレーザ穿
孔する。燃焼区分16用の代表的な直径30インチの外
側ライナー48に、20,000以上の穴をあけるのが
代表的である。穿孔した燃焼器ライナーを次に1組のダ
イで拡張成形して、波形を付ける。
【0031】本発明で想定しているレーザ穿孔工程は、
ライナーシェルを円周方向に回転させながら、各穴につ
いての多数の順次穿孔パスを行うという意味で、「飛行
(オンザフライ)」レーザ穿孔と称するのが適当であ
る。浅い傾斜の気膜冷却穴をその好適な傾斜角20°で
穿孔するために、1つの穴につき約6〜10のレーザパ
ルス(衝撃)を続けて与える必要がある。この方法では
さらに、シェルを回転して、各軸線方向位置で円周方向
に並んだ穴を順次穿孔する。この方法を用いることによ
り、穴を完成するまでにシェルが6〜10回転するの
で、順次のパルス間に冷却が生じ、再鋳造層の少ない良
好な穴ができ、熱変形によるライナーの真円からのずれ
が著しく少なくなる。
ライナーシェルを円周方向に回転させながら、各穴につ
いての多数の順次穿孔パスを行うという意味で、「飛行
(オンザフライ)」レーザ穿孔と称するのが適当であ
る。浅い傾斜の気膜冷却穴をその好適な傾斜角20°で
穿孔するために、1つの穴につき約6〜10のレーザパ
ルス(衝撃)を続けて与える必要がある。この方法では
さらに、シェルを回転して、各軸線方向位置で円周方向
に並んだ穴を順次穿孔する。この方法を用いることによ
り、穴を完成するまでにシェルが6〜10回転するの
で、順次のパルス間に冷却が生じ、再鋳造層の少ない良
好な穴ができ、熱変形によるライナーの真円からのずれ
が著しく少なくなる。
【0032】現在のところ、穴の品質とコスト(レーザ
穿孔装置の摩耗を含む)に基づいて、1穴当たり10パ
ルスが好適であると考えられる。この適切な数のパルス
であれば、穴を材料に6パルスで貫通させることがで
き、それに続く4つのパルスは穴を寸法通りに仕上げる
(リーマ加工)のに使用する。直径30インチ、厚さ8
0ミルのライナーについて、燃焼区分の燃焼器ライナー
を製造するのに、1穴当たり6〜16秒、そして1ライ
ナー当たり30〜40時間が必要であると見積もられ
る。勿論、これらの条件は所定の燃焼器ライナー設計の
特定の要件に応じて変わり、例示の目的で示しただけで
ある。気膜冷却穴の直径の公差を±2ミル、冷却穴の傾
斜角Aの公差を±1°とするのが好ましい。
穿孔装置の摩耗を含む)に基づいて、1穴当たり10パ
ルスが好適であると考えられる。この適切な数のパルス
であれば、穴を材料に6パルスで貫通させることがで
き、それに続く4つのパルスは穴を寸法通りに仕上げる
(リーマ加工)のに使用する。直径30インチ、厚さ8
0ミルのライナーについて、燃焼区分の燃焼器ライナー
を製造するのに、1穴当たり6〜16秒、そして1ライ
ナー当たり30〜40時間が必要であると見積もられ
る。勿論、これらの条件は所定の燃焼器ライナー設計の
特定の要件に応じて変わり、例示の目的で示しただけで
ある。気膜冷却穴の直径の公差を±2ミル、冷却穴の傾
斜角Aの公差を±1°とするのが好ましい。
【0033】レーザ穿孔は、穴を形成するにつれて、穴
のまわりにもろい再鋳造材料を、また穴内に微細な亀裂
を過剰に生成する原因となることを考慮すると、次の工
程を追加するのが有効である。レーザ穿孔の後、空気と
水によるグリット・ブラスティング(AWAG=air
water assisted gritblast
ing)方法を用いて、端縁の再鋳造層を内腔の再鋳造
層の一部と共に除去する。実験により、穴軸線上でのA
WAGが、表面に対して垂直なAWAGショットより良
好であることを確かめた。AWAGの副作用の問題は、
穴流れが著しく(約7%〜24%)増大し、変化するこ
とであり、したがって、AWAGを使用する場合、小さ
い気膜冷却穴、すなわち最終で20ミルの穴に対して1
8ミル程度の穴をレーザ穿孔する必要がある。
のまわりにもろい再鋳造材料を、また穴内に微細な亀裂
を過剰に生成する原因となることを考慮すると、次の工
程を追加するのが有効である。レーザ穿孔の後、空気と
水によるグリット・ブラスティング(AWAG=air
water assisted gritblast
ing)方法を用いて、端縁の再鋳造層を内腔の再鋳造
層の一部と共に除去する。実験により、穴軸線上でのA
WAGが、表面に対して垂直なAWAGショットより良
好であることを確かめた。AWAGの副作用の問題は、
穴流れが著しく(約7%〜24%)増大し、変化するこ
とであり、したがって、AWAGを使用する場合、小さ
い気膜冷却穴、すなわち最終で20ミルの穴に対して1
8ミル程度の穴をレーザ穿孔する必要がある。
【0034】この発明の原理を説明するために、その好
適な実施例を詳しく記載したが、この発明の要旨から逸
脱しない範囲内で好適な実施例に種々の変更や改変を加
えることができる。
適な実施例を詳しく記載したが、この発明の要旨から逸
脱しない範囲内で好適な実施例に種々の変更や改変を加
えることができる。
【図1】この発明の燃焼器ライナーを有する、コアエン
ジン燃焼区分およびアフターバーナ排気部分を含む代表
的なガスタービンエンジンの線図的断面図である。
ジン燃焼区分およびアフターバーナ排気部分を含む代表
的なガスタービンエンジンの線図的断面図である。
【図2】図1に示したエンジンのコアエンジン燃焼区分
の一部を破断して示す斜視図である。
の一部を破断して示す斜視図である。
【図3】この発明の好適な実施例にしたがって、図1に
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、シートのロール成形
を示す。
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、シートのロール成形
を示す。
【図4】この発明の好適な実施例にしたがって、図1に
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、レーザ穿孔を示す。
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、レーザ穿孔を示す。
【図5】この発明の好適な実施例にしたがって、図1に
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、波形成形を示す。
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、波形成形を示す。
【図6】この発明の好適な実施例にしたがって、図1に
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、得られた波状ライナ
ーを示す。
示す主燃焼器ライナーなどの燃焼区分用の燃焼器ライナ
ーを製造する方法の説明図であり、得られた波状ライナ
ーを示す。
【図7】この発明の好適な実施例による燃焼器ライナー
の一部の拡大斜視図である。
の一部の拡大斜視図である。
【図8】図1に示したアフターバーナ・ライナーの斜視
図である。
図である。
10 ガスタービンエンジン 13 コア 16 燃焼区分 22 排気部分 24 アフターバーナ 48 外側燃焼器ライナー 50 内側燃焼器ライナー 57 低温面 60 波形 61 高温面 80 穴 A 傾斜角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーベイ・ミッシェル・マックリン アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナ ッティ、スティープルチェイス・ドライ ブ、66番 (56)参考文献 特開 平2−75819(JP,A) 特開 昭63−15011(JP,A)
Claims (5)
- 【請求項1】 高温側と、低温側とを有していると共
に、該低温側から該高温側まで下流に急傾斜した小さな
気膜冷却孔を密に配列した少なくとも1つの連続パター
ンを有している単一壁シェルを備えており、 前記連続パターンは、本質的に前記シェルの長さ全体に
わたって延在しており、 前記気膜冷却孔は、孔径と、下流への傾斜角度とを有し
ており、燃焼器の運転中に前記シェルのライナの前記高
温側に連続した気膜冷却を行うのに少なくとも十分互い
に近接して設けられており、 前記気膜冷却孔は、本質的に前記傾斜角度ですべての冷
却空気を注入するように動作可能であり、 前記シェルの少なくとも一部は、浅い波状壁断面を形成
するように波形を成しているガスタービン燃焼器ライ
ナ。 - 【請求項2】 前記下流への傾斜角度は、約10度〜2
0度の範囲にある請求項1に記載のガスタービン燃焼器
ライナ。 - 【請求項3】 高温側と、低温側とを有している単一壁
板金シェルであって、該シェルの一部は、浅い波状壁断
面を形成するように波形を成している、単一壁板金シェ
ルと、 前記低温側から前記高温側まで下流に急傾斜した小さな
気膜冷却孔を密に配列した少なくとも1つの連続パター
ンであって、前記気膜冷却孔は、前記シェルを貫通して
設けられている、少なくとも1つの連続パターンとを備
えており、 前記連続パターンは、本質的に前記シェルの長さ全体に
わたって延在しており、 前記気膜冷却孔は、孔径と、傾斜角度とを有しており、
燃焼器の運転中に前記シェルの前記高温側に連続した気
膜冷却を行うのに少なくとも十分互いに近接して設けら
れており、 前記気膜冷却孔は、本質的に前記傾斜角度ですべての冷
却空気を注入するように動作可能であるアフタバーナ用
ガスタービンエンジン排気部燃焼器ライナ。 - 【請求項4】 請求項1に記載のガスタービン燃焼器ラ
イナを製造する方法であって、 ガスタービン燃焼器の高温環境に適当な薄い板金から全
体的に環状のライナシェルを形成する工程と、 下流に急傾斜した小さな気膜冷却孔を密に配列した少な
くとも1つのパターンを前記環状のシェルにレーザ穿孔
する工程であって、該穿孔は、前記シェルの高温側から
低温側に行われる、レーザ穿孔する工程とを備えたガス
タービン燃焼器ライナを製造する方法。 - 【請求項5】 前記シェルに浅い波形を形成するように
該シェルを拡張成形する工程を更に含んでいる請求項4
に記載のガスタービン燃焼器ライナを製造する方法。
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