JP3213498B2 - 多孔壁を備えた燃焼室 - Google Patents
多孔壁を備えた燃焼室Info
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- JP3213498B2 JP3213498B2 JP30746794A JP30746794A JP3213498B2 JP 3213498 B2 JP3213498 B2 JP 3213498B2 JP 30746794 A JP30746794 A JP 30746794A JP 30746794 A JP30746794 A JP 30746794A JP 3213498 B2 JP3213498 B2 JP 3213498B2
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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- F05B2200/30—Mathematical features miscellaneous
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】ターボジェットエンジンの燃焼室
の壁や、再熱管の熱防御ライナの冷却用に使われている
従来の既知の技術のうちで、多数穿孔による冷却技術が
広く使用されている。
の壁や、再熱管の熱防御ライナの冷却用に使われている
従来の既知の技術のうちで、多数穿孔による冷却技術が
広く使用されている。
【０００２】
【従来の技術】この技術は、空気を、より広く言えば比
較的冷たい助燃物を、冷却したい壁に開けた多数の小さ
な貫通孔を通して流すものである。
較的冷たい助燃物を、冷却したい壁に開けた多数の小さ
な貫通孔を通して流すものである。
【０００３】最適化された冷却通気量を得るため、そう
した貫通孔で形成される格子は、一般に図１に示した格
子となる。
した貫通孔で形成される格子は、一般に図１に示した格
子となる。
【０００４】この通称「通常格子」に対して、（燃焼室
出口の）局所的冷却風量は不均一であり、穴の位置の関
数として周期的に変動するが、これは穴がエンジンの軸
にそって空気の流れと平行に並んでいるからであり、最
大風量は当然、穴の縦列の下流に位置している。
出口の）局所的冷却風量は不均一であり、穴の位置の関
数として周期的に変動するが、これは穴がエンジンの軸
にそって空気の流れと平行に並んでいるからであり、最
大風量は当然、穴の縦列の下流に位置している。
【０００５】さらに、ターボジェットエンジンの燃焼室
および熱防御ライナは金属板のケーシングを併置するこ
とで作製されており、またケーシングは金属板を丸めて
から溶接することで作製されている。このケーシングを
作製するために準備された金属板は、それの各辺が直角
に切断されており、このことがケーシングの上流端と下
流端に直交し、従ってエンジン軸と冷却空気の流れに平
行する溶接線を避けられなくしている。
および熱防御ライナは金属板のケーシングを併置するこ
とで作製されており、またケーシングは金属板を丸めて
から溶接することで作製されている。このケーシングを
作製するために準備された金属板は、それの各辺が直角
に切断されており、このことがケーシングの上流端と下
流端に直交し、従ってエンジン軸と冷却空気の流れに平
行する溶接線を避けられなくしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】こうしたケーシングを
冷却する必要から多数穿孔を行うとき、貫通孔位置のわ
ずかなずれが原因で、軸方向の貫通孔列が溶接線の領域
内で加工されてしまうことがしばしばあるが、これはケ
ーシングの機械的強度にとって有害である。その溶接線
に対応する軸方向の貫通孔列を削除することもできる
が、しかしそれは、円周面内に後流を発生させることを
目的としたものであって、燃焼室出口において有害であ
る。
冷却する必要から多数穿孔を行うとき、貫通孔位置のわ
ずかなずれが原因で、軸方向の貫通孔列が溶接線の領域
内で加工されてしまうことがしばしばあるが、これはケ
ーシングの機械的強度にとって有害である。その溶接線
に対応する軸方向の貫通孔列を削除することもできる
が、しかしそれは、円周面内に後流を発生させることを
目的としたものであって、燃焼室出口において有害であ
る。
【０００７】最後に、ターボジェットエンジンの燃焼室
の中央部において温度は燃焼室の底板と出口の間で変化
する。燃焼室を構成しているケーシングは、一般に内側
ケーシングは円錐形であり、外側ケーシングは円筒形で
ある。これらのケーシングの多数穿孔による冷却は、燃
焼室内で支配的な別々の温度に対して適応しなければな
らない。
の中央部において温度は燃焼室の底板と出口の間で変化
する。燃焼室を構成しているケーシングは、一般に内側
ケーシングは円錐形であり、外側ケーシングは円筒形で
ある。これらのケーシングの多数穿孔による冷却は、燃
焼室内で支配的な別々の温度に対して適応しなければな
らない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は以下のことを提
案する。
案する。
【０００９】‐貫通孔列の位置を次々とずらすことで、
冷却風量の均一化を改善する。
冷却風量の均一化を改善する。
【００１０】‐溶接線を冷却空気の流れに対して斜めに
配置する。
配置する。
【００１１】‐ケーシングの通気量の軸方向変化。
【００１２】従って本発明は対称軸を有する燃焼室、と
りわけターボエンジンの燃焼室に関するものであり、燃
焼室は少なくとも１つの軸方向壁と、底板とで取り囲ま
れ、軸方向壁は多数の貫通孔をそなえ、その貫通孔は
「多数穿孔」を形成し、その多数穿孔はとりわけ前記軸
方向壁の冷却流体を通すためのものであり、また底板は
前記対称軸に対して直交しており、また冷却流体の流れ
の全体方向に関して上流に位置しており、また燃焼室は
下流出口を備えており、前記貫通孔は所定の共通直径を
持ち、また上流から下流に向けて交互に偶数番貫通孔列
と奇数番貫通孔列という形に配列され、それぞれの列は
前記対称軸にほぼ直交しており、何列かの奇数番貫通孔
列は縦方向の第１主曲線にそって並んでおり、第１主曲
線は場合によっては直線であり、同様に何列かの偶数番
貫通孔列は第２主曲線にそって並んでおり、第２主曲線
も場合によっては直線であるが、各第１主曲線、並びに
各第２主曲線は冷却流体の流れの全体方向に対して主傾
斜を呈している。
りわけターボエンジンの燃焼室に関するものであり、燃
焼室は少なくとも１つの軸方向壁と、底板とで取り囲ま
れ、軸方向壁は多数の貫通孔をそなえ、その貫通孔は
「多数穿孔」を形成し、その多数穿孔はとりわけ前記軸
方向壁の冷却流体を通すためのものであり、また底板は
前記対称軸に対して直交しており、また冷却流体の流れ
の全体方向に関して上流に位置しており、また燃焼室は
下流出口を備えており、前記貫通孔は所定の共通直径を
持ち、また上流から下流に向けて交互に偶数番貫通孔列
と奇数番貫通孔列という形に配列され、それぞれの列は
前記対称軸にほぼ直交しており、何列かの奇数番貫通孔
列は縦方向の第１主曲線にそって並んでおり、第１主曲
線は場合によっては直線であり、同様に何列かの偶数番
貫通孔列は第２主曲線にそって並んでおり、第２主曲線
も場合によっては直線であるが、各第１主曲線、並びに
各第２主曲線は冷却流体の流れの全体方向に対して主傾
斜を呈している。
【００１３】本発明によれば、冷却流体の流れの全体方
向に平行し、しかも１番目の奇数番目の列、並びに偶数
番目の列に属する１番目の穴の軸を通る直線と、前記１
番目の列のすぐ隣の同じ２番目の各列との交点に対し
て、前記２番目の各列に属し、しかも１番目の穴の軸が
置かれている第１主曲線、並びに第２主曲線上に位置し
ている２番目の穴の軸が前記交点からある距離だけずれ
ており、その距離は穴の前記共通直径の０．５から１倍
であり、このずれが上記主傾斜を実現している。
向に平行し、しかも１番目の奇数番目の列、並びに偶数
番目の列に属する１番目の穴の軸を通る直線と、前記１
番目の列のすぐ隣の同じ２番目の各列との交点に対し
て、前記２番目の各列に属し、しかも１番目の穴の軸が
置かれている第１主曲線、並びに第２主曲線上に位置し
ている２番目の穴の軸が前記交点からある距離だけずれ
ており、その距離は穴の前記共通直径の０．５から１倍
であり、このずれが上記主傾斜を実現している。
【００１４】以下の有利な各配列を採用すれば、さらに
好ましい。
好ましい。
【００１５】‐何列かの穴を副曲線にそって並べ、その
副曲線は場合によっては直線とし、一方、前記軸方向壁
は少なくとも２つ以上の縁を含み、その縁はそれぞれが
上流から下流に向けて延びており、またそれらは２つづ
つ溶接継手によって結合され、前記溶接継手は前記副曲
線と平行して延びている。
副曲線は場合によっては直線とし、一方、前記軸方向壁
は少なくとも２つ以上の縁を含み、その縁はそれぞれが
上流から下流に向けて延びており、またそれらは２つづ
つ溶接継手によって結合され、前記溶接継手は前記副曲
線と平行して延びている。
【００１６】‐前記溶接継手は、２つの前記副曲線の間
の、貫通孔が存在しない壁の領域内に延びている。
の、貫通孔が存在しない壁の領域内に延びている。
【００１７】‐溶接継手は１本の結合曲線にそって延び
ており、その結合曲線は前記副曲線と平行しており、し
かもほぼ等距離にあり、またその結合曲線はすぐ隣の副
曲線のそれぞれからある距離だけ離れているが、その距
離を隣り合った２つの副曲線を隔てている距離と等しく
する。
ており、その結合曲線は前記副曲線と平行しており、し
かもほぼ等距離にあり、またその結合曲線はすぐ隣の副
曲線のそれぞれからある距離だけ離れているが、その距
離を隣り合った２つの副曲線を隔てている距離と等しく
する。
【００１８】‐貫通孔密度を、底板から出口に向かって
進むにつれて減少させるが、列ごとの貫通孔の個数はほ
ぼ一定とし、また前記第１主曲線、並びに第２主曲線は
連続とし、一方、前記軸方向壁を円錐台形とし、また同
じ列の２つの貫通孔を隔てている距離を、隣り合う２つ
の列、つまり一方の偶数番目の列と、他方の奇数番目の
列とを隔てている距離で割ったときの比を一定になるよ
うにする。
進むにつれて減少させるが、列ごとの貫通孔の個数はほ
ぼ一定とし、また前記第１主曲線、並びに第２主曲線は
連続とし、一方、前記軸方向壁を円錐台形とし、また同
じ列の２つの貫通孔を隔てている距離を、隣り合う２つ
の列、つまり一方の偶数番目の列と、他方の奇数番目の
列とを隔てている距離で割ったときの比を一定になるよ
うにする。
【００１９】‐貫通孔密度を、底板から出口に向かって
進むにつれて減少させるが、列ごとの貫通孔の個数はほ
ぼ一定とし、また前記第１主曲線、並びに第２主曲線は
連続とし、一方、前記軸方向壁を円筒形とし、また同じ
列の２つの貫通孔を隔てている距離を、隣り合う２つの
列、つまり一方の偶数番目の列と、他方の奇数番目の列
とを隔てている距離で割ったときの比を出口から底板に
向かって増大させ、前記の比を好ましくはせいぜい０．
３に等しくする。
進むにつれて減少させるが、列ごとの貫通孔の個数はほ
ぼ一定とし、また前記第１主曲線、並びに第２主曲線は
連続とし、一方、前記軸方向壁を円筒形とし、また同じ
列の２つの貫通孔を隔てている距離を、隣り合う２つの
列、つまり一方の偶数番目の列と、他方の奇数番目の列
とを隔てている距離で割ったときの比を出口から底板に
向かって増大させ、前記の比を好ましくはせいぜい０．
３に等しくする。
【００２０】本発明の主な利点は、燃焼室の壁の冷却均
一性が向上すること、および燃焼効率の向上が得られる
ことにある。
一性が向上すること、および燃焼効率の向上が得られる
ことにある。
【００２１】
【実施例】本発明は、以下に例として与える実施例の説
明によってよりよく理解され、また二次的特徴やその利
点も明かとなる。
明によってよりよく理解され、また二次的特徴やその利
点も明かとなる。
【００２２】図面の説明は参考のために与えたものであ
り、限定するためのものでないことを理解されたい。
り、限定するためのものでないことを理解されたい。
【００２３】以下の付属図面を参照する。
【００２４】まず初めに、本発明の範囲は、高温が支配
しているあらゆる空間を取り囲んだ壁から成る多数穿孔
状態の設備を包含すること、またターボジェットエンジ
ンの本来の意味での燃焼室を対象としていること、さら
にまた、高温を生じる燃焼が実現される再燃焼室をも対
象としていること、あるいは類似の空間を対象としてい
ることを示すのが適当である。
しているあらゆる空間を取り囲んだ壁から成る多数穿孔
状態の設備を包含すること、またターボジェットエンジ
ンの本来の意味での燃焼室を対象としていること、さら
にまた、高温を生じる燃焼が実現される再燃焼室をも対
象としていること、あるいは類似の空間を対象としてい
ることを示すのが適当である。
【００２５】図１は、軸方向壁１を示し、この壁は例え
ば対称軸２に関して円筒形をしており、対称軸２は燃焼
室の底板３と、燃焼室の下流出口との間に延びており、
底板３は壁１の冷却流体の流れの全体方向４に関して上
流に位置しており、また下流出口は平面Ｓ内に含まれ、
壁１は一般に第２の軸方向壁によって補完されており、
底板３も一緒に協力して環状燃焼空間を取り囲んでい
る。
ば対称軸２に関して円筒形をしており、対称軸２は燃焼
室の底板３と、燃焼室の下流出口との間に延びており、
底板３は壁１の冷却流体の流れの全体方向４に関して上
流に位置しており、また下流出口は平面Ｓ内に含まれ、
壁１は一般に第２の軸方向壁によって補完されており、
底板３も一緒に協力して環状燃焼空間を取り囲んでい
る。
【００２６】既知の技術によれば、壁１には多数の小さ
な穴が貫通しており、その穴を通して冷却流体、同じく
助燃物、そして一般には圧搾空気が燃焼室の空間内に入
り込み、その際に前記の壁を冷却する。こうした穴の口
５は、順に並んだ列Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、等々に分
かれており、それぞれの列は軸２に垂直な、つまりは軸
２に平行な冷却流体の流れ方向４に対しても垂直な横平
面内にほぼ含まれている。これらの列は上流から下流に
向かって、奇数番目の列Ｒ１の次に偶数番目の列Ｒ２が
来て、続いてＲ２の次に奇数番目の列Ｒ３が来るという
ように交互に並んでいる。さらに、穴５は互い違いに配
列され、つまりあるものは、流れ方向４に平行する第１
主曲線ＣＰ１にそって並んでおり、残りのあるものは、
同じく流れ方向４に平行する第２主曲線ＣＰ２にそって
並んでおり、それらの主曲線は互いの間に挾まってお
り、つまり曲線ＣＰ２は２本の曲線ＣＰ１の間に挾まっ
ており、またその逆にＣＰ１はＣＰ２の間に挾まってい
る。軸２に関してほぼ円筒形の壁１から成る図示した集
合体では、曲線ＣＰ１およびＣＰ２は直線である。これ
らの曲線ＣＰ１、ＣＰ２は出口の平面Ｓで途切れてい
る。穴５は互い違いに配列されていること、および平面
Ｓは軸２に対して垂直であるという理由から、最後から
２番目の貫通孔列と最後の貫通孔列（平面Ｓに最も近い
２つの列）の貫通孔５は、平面Ｓから異なった距離にあ
り、従って平面Ｓに最も近い貫通孔５が位置している主
曲線の途絶点Ｐ２のほうが、そうでない主曲線の途絶点
Ｐ１より冷却効率が高い。壁１に注目した平面Ｓの温度
Ｔは、値Ｔ２と、値Ｔ２より高い値Ｔ１の間で変動し、
これは点Ｐ１、Ｐ２の横座標Ｙの関数となる。平面Ｐ内
でこの温度を一定にするように努めることは明らかに望
ましい。そのために、図２の配列を推奨する。
な穴が貫通しており、その穴を通して冷却流体、同じく
助燃物、そして一般には圧搾空気が燃焼室の空間内に入
り込み、その際に前記の壁を冷却する。こうした穴の口
５は、順に並んだ列Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、等々に分
かれており、それぞれの列は軸２に垂直な、つまりは軸
２に平行な冷却流体の流れ方向４に対しても垂直な横平
面内にほぼ含まれている。これらの列は上流から下流に
向かって、奇数番目の列Ｒ１の次に偶数番目の列Ｒ２が
来て、続いてＲ２の次に奇数番目の列Ｒ３が来るという
ように交互に並んでいる。さらに、穴５は互い違いに配
列され、つまりあるものは、流れ方向４に平行する第１
主曲線ＣＰ１にそって並んでおり、残りのあるものは、
同じく流れ方向４に平行する第２主曲線ＣＰ２にそって
並んでおり、それらの主曲線は互いの間に挾まってお
り、つまり曲線ＣＰ２は２本の曲線ＣＰ１の間に挾まっ
ており、またその逆にＣＰ１はＣＰ２の間に挾まってい
る。軸２に関してほぼ円筒形の壁１から成る図示した集
合体では、曲線ＣＰ１およびＣＰ２は直線である。これ
らの曲線ＣＰ１、ＣＰ２は出口の平面Ｓで途切れてい
る。穴５は互い違いに配列されていること、および平面
Ｓは軸２に対して垂直であるという理由から、最後から
２番目の貫通孔列と最後の貫通孔列（平面Ｓに最も近い
２つの列）の貫通孔５は、平面Ｓから異なった距離にあ
り、従って平面Ｓに最も近い貫通孔５が位置している主
曲線の途絶点Ｐ２のほうが、そうでない主曲線の途絶点
Ｐ１より冷却効率が高い。壁１に注目した平面Ｓの温度
Ｔは、値Ｔ２と、値Ｔ２より高い値Ｔ１の間で変動し、
これは点Ｐ１、Ｐ２の横座標Ｙの関数となる。平面Ｐ内
でこの温度を一定にするように努めることは明らかに望
ましい。そのために、図２の配列を推奨する。
【００２７】本発明によるこの配列内には、奇数番目の
列Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５、．．．．と偶数番目の列Ｒ２、Ｒ
４、Ｒ６、．．．、またさらに、第１主曲線ＣＰ１と第
２主曲線ＣＰ２がある。穴５の軸Ａ５は、これらの主曲
線と、これらの列との交点に配置されている。これらの
列はそれぞれが、冷却流体の流れの全体方向４に垂直な
横平面内で連続である。一方、主曲線ＣＰ１とＣＰ２は
方向４に対して浅く傾いており、つまりは方向４に平行
で、奇数番号の１番目の列Ｒ１と、偶数番号の１番目の
列Ｒ２とに属する各穴５の軸Ａ５を通る各直線Ｌ４に対
しても浅く傾いている。この小さな傾きにより、ある列
の穴５が、同じ順序（偶数または奇数）で数えて前記の
列の一つ手前の列、および一つ後ろの列に対して変位す
る結果となる。このようにして、 ‐（奇数番号で２番目の列である）列Ｒ３の穴Ａ５の軸
Ａ５は、交点Ａ３０５に対してＥ３０５だけ位置がずれ
ており、交点Ａ３０５はこの列Ｒ３が直線Ｌ４と交わる
点であり、直線Ｌ４は（奇数番号で１番目の列である）
列Ｒ１の穴５の軸Ａ５を通っており、またこの位置ずれ
Ｅ３０５が、直線Ｌ４に対する曲線ＣＰ１の傾きを規定
しており、曲線ＣＰ１上には上述の２つの軸Ａ５が配置
されている。
列Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５、．．．．と偶数番目の列Ｒ２、Ｒ
４、Ｒ６、．．．、またさらに、第１主曲線ＣＰ１と第
２主曲線ＣＰ２がある。穴５の軸Ａ５は、これらの主曲
線と、これらの列との交点に配置されている。これらの
列はそれぞれが、冷却流体の流れの全体方向４に垂直な
横平面内で連続である。一方、主曲線ＣＰ１とＣＰ２は
方向４に対して浅く傾いており、つまりは方向４に平行
で、奇数番号の１番目の列Ｒ１と、偶数番号の１番目の
列Ｒ２とに属する各穴５の軸Ａ５を通る各直線Ｌ４に対
しても浅く傾いている。この小さな傾きにより、ある列
の穴５が、同じ順序（偶数または奇数）で数えて前記の
列の一つ手前の列、および一つ後ろの列に対して変位す
る結果となる。このようにして、 ‐（奇数番号で２番目の列である）列Ｒ３の穴Ａ５の軸
Ａ５は、交点Ａ３０５に対してＥ３０５だけ位置がずれ
ており、交点Ａ３０５はこの列Ｒ３が直線Ｌ４と交わる
点であり、直線Ｌ４は（奇数番号で１番目の列である）
列Ｒ１の穴５の軸Ａ５を通っており、またこの位置ずれ
Ｅ３０５が、直線Ｌ４に対する曲線ＣＰ１の傾きを規定
しており、曲線ＣＰ１上には上述の２つの軸Ａ５が配置
されている。
【００２８】‐位置ずれＥ４０５はＥ３０５に等しく、
この位置ずれも同様に、（偶数番号の２番目の列であ
る）列Ｒ４の穴５の軸Ａ５と、交点Ａ４０５との間に存
在しており、Ａ交点４０５はこの列Ｒ４が直線Ｌ４と交
わる点であり、直線Ｌ４は（偶数番号の１番目の列であ
る）列Ｒ２の穴Ａ５の軸Ａ５を通り、曲線ＣＰ２は上述
の２つの軸Ａ５を通り、また穴５のすべての軸Ａ５を載
せているが、それらの軸はこの曲線上で傾いている。
この位置ずれも同様に、（偶数番号の２番目の列であ
る）列Ｒ４の穴５の軸Ａ５と、交点Ａ４０５との間に存
在しており、Ａ交点４０５はこの列Ｒ４が直線Ｌ４と交
わる点であり、直線Ｌ４は（偶数番号の１番目の列であ
る）列Ｒ２の穴Ａ５の軸Ａ５を通り、曲線ＣＰ２は上述
の２つの軸Ａ５を通り、また穴５のすべての軸Ａ５を載
せているが、それらの軸はこの曲線上で傾いている。
【００２９】‐ずれＥ３０５およびＥ４０５は値として
次のようになる。
次のようになる。
【００３０】 ０．５ ｘ Ｄ５＜Ｅ３０５＜１ ｘ Ｄ５、および ０．５ ｘ Ｄ５＜Ｅ４０５＜１ ｘ Ｄ５ Ｄ５は穴５の共通直径である。
【００３１】‐他方で、（偶数番目または奇数番目の）
列の穴５の軸Ａ５は、直前の列の２つの軸Ａ５から等距
離の位置Ａ２０５に対して、同様にずれＥ２０５を持つ
ことができ、これは手前のずれＥ３０５およびＥ４０５
のそれぞれの半分である。
列の穴５の軸Ａ５は、直前の列の２つの軸Ａ５から等距
離の位置Ａ２０５に対して、同様にずれＥ２０５を持つ
ことができ、これは手前のずれＥ３０５およびＥ４０５
のそれぞれの半分である。
【００３２】直線Ｌ４に対する曲線ＣＰ１およびＣＰ２
の傾きはわずかであるが、しかしそれでも平面Ｓ内で影
響部の重なりを引き起こし、これが図１の温度Ｔ１およ
びＴ２のむらを除去するか、少なくとも減少させる。
の傾きはわずかであるが、しかしそれでも平面Ｓ内で影
響部の重なりを引き起こし、これが図１の温度Ｔ１およ
びＴ２のむらを除去するか、少なくとも減少させる。
【００３３】図３に補足的配列を示す。ここで注目され
るのは第１および第２主曲線ＣＰ１およびＣＰ２であ
り、これらは図２と同じく流れ方向４に対して浅い傾斜
を呈している。しかしこれらの曲線に載っている穴５の
軸Ａ５はさらに、平行する副曲線（ここでは直線）ＣＳ
にそって並んでおり、この副曲線は流れ方向４に対して
著しく傾いている。壁１は、１枚または複数枚の金属板
を円筒状に巻くことで形成されており、そうするため
に、その金属板の境界をなしている２つの縁Ｂ１、Ｂ２
を接近させ、そこを溶接６することで組み立てられてい
る。縁Ｂ１、Ｂ２はでたらめに位置しているのではな
く、曲線ＣＳに平行であり、また実際は、最も近い曲線
ＣＳから距離ＤＢ１およびＤＢ２のところに位置してお
り、この距離は隣り合った２本の副曲線ＣＳを隔ててい
る距離ＤＣＳに等しくしてある。さらに、縁Ｂ１、Ｂ２
の領域において、壁１は穴５を有していない。このよう
に、溶接６の領域において、壁１が貫通孔によって弱め
られることはない。しかも、副曲線ＣＳは流れ方向４に
対して主曲線とは別の向きに大きく傾いているので、平
面Ｓ内で重大な不連続が生じるのを回避する。こうした
不連続は、それが穴５を通り抜ける冷却用助燃物の流れ
の冷却効率に関係するだけに厄介である。
るのは第１および第２主曲線ＣＰ１およびＣＰ２であ
り、これらは図２と同じく流れ方向４に対して浅い傾斜
を呈している。しかしこれらの曲線に載っている穴５の
軸Ａ５はさらに、平行する副曲線（ここでは直線）ＣＳ
にそって並んでおり、この副曲線は流れ方向４に対して
著しく傾いている。壁１は、１枚または複数枚の金属板
を円筒状に巻くことで形成されており、そうするため
に、その金属板の境界をなしている２つの縁Ｂ１、Ｂ２
を接近させ、そこを溶接６することで組み立てられてい
る。縁Ｂ１、Ｂ２はでたらめに位置しているのではな
く、曲線ＣＳに平行であり、また実際は、最も近い曲線
ＣＳから距離ＤＢ１およびＤＢ２のところに位置してお
り、この距離は隣り合った２本の副曲線ＣＳを隔ててい
る距離ＤＣＳに等しくしてある。さらに、縁Ｂ１、Ｂ２
の領域において、壁１は穴５を有していない。このよう
に、溶接６の領域において、壁１が貫通孔によって弱め
られることはない。しかも、副曲線ＣＳは流れ方向４に
対して主曲線とは別の向きに大きく傾いているので、平
面Ｓ内で重大な不連続が生じるのを回避する。こうした
不連続は、それが穴５を通り抜ける冷却用助燃物の流れ
の冷却効率に関係するだけに厄介である。
【００３４】図２に戻ると、円周ピッチＰＣを、同じ列
の隣り合った２つの穴５の軸Ａ５を隔てている距離とし
て定義し、また軸方向ピッチＰＡを、隣り合った２つの
列（偶数番目の列と奇数番目の列）を隔てている距離と
して定義することが可能である。
の隣り合った２つの穴５の軸Ａ５を隔てている距離とし
て定義し、また軸方向ピッチＰＡを、隣り合った２つの
列（偶数番目の列と奇数番目の列）を隔てている距離と
して定義することが可能である。
【００３５】本発明によれば、穴５の密度は、また同じ
く壁１の通気量は、考慮している壁の領域が燃焼室の底
板３から隔たるにつれて徐々に減少する。
く壁１の通気量は、考慮している壁の領域が燃焼室の底
板３から隔たるにつれて徐々に減少する。
【００３６】以下の原則を採用するのが望ましい。
【００３７】‐軸方向壁１が軸２に関してほぼ円錐台の
形をしている場合には、円周ピッチを軸方向ピッチで割
った比ＰＣ／ＰＡをほぼ一定とする。
形をしている場合には、円周ピッチを軸方向ピッチで割
った比ＰＣ／ＰＡをほぼ一定とする。
【００３８】‐軸方向壁１が軸２に関してほぼ円筒形を
している場合には、比ＰＣ／ＰＡを、平面Ｓに含まれる
出口から燃焼室の底板３に向かって増加させる。
している場合には、比ＰＣ／ＰＡを、平面Ｓに含まれる
出口から燃焼室の底板３に向かって増加させる。
【００３９】‐比ＰＣ／ＰＡを、全体にわたって少なく
とも０．３に等しくする。
とも０．３に等しくする。
【００４０】‐さらに、前述の２つの形態、つまり円錐
台形の壁および円筒形の壁において、列ごとの穴５の個
数をほぼ一定にし、第１および第２主曲線ＣＰ１および
ＣＰ２をなおかつほぼ連続にする。
台形の壁および円筒形の壁において、列ごとの穴５の個
数をほぼ一定にし、第１および第２主曲線ＣＰ１および
ＣＰ２をなおかつほぼ連続にする。
【００４１】図４の各曲線は、底板３と出口の平面Ｓの
間で、壁１の通気量ＰＥＲＭを軸方向距離Ｘの関数とし
て表している。実線で示した曲線ＰＥＲＭ／Ａは通気量
がほぼ一定の値ＰＥＲＭ３であることを表し、この値は
燃焼室の底板３の領域における壁１の通気量に等しい。
曲線ＰＥＲＭ／Ａは本発明以前の既知の形態に対応して
いる。破線で示した曲線ＰＥＲＭ／Ｂは、本発明による
壁１の通気量の値を表しているが、この値は出口の平面
Ｓの領域におけるこの壁の通気量の下限値ＰＥＲＭＳ
と、燃焼室の底板３の領域における通気量の上限値ＰＥ
ＲＭ３との間で変化する。
間で、壁１の通気量ＰＥＲＭを軸方向距離Ｘの関数とし
て表している。実線で示した曲線ＰＥＲＭ／Ａは通気量
がほぼ一定の値ＰＥＲＭ３であることを表し、この値は
燃焼室の底板３の領域における壁１の通気量に等しい。
曲線ＰＥＲＭ／Ａは本発明以前の既知の形態に対応して
いる。破線で示した曲線ＰＥＲＭ／Ｂは、本発明による
壁１の通気量の値を表しているが、この値は出口の平面
Ｓの領域におけるこの壁の通気量の下限値ＰＥＲＭＳ
と、燃焼室の底板３の領域における通気量の上限値ＰＥ
ＲＭ３との間で変化する。
【００４２】図５の各曲線は、平面Ｓの出口を通過する
ガスの温度ＴＳの変化を、軸２からの半径距離Ｈの関数
として表している。本発明以前、この温度はＴＳ２から
ＴＳ１まで変化し、距離Ｈをその最小値Ｈ１から最大値
Ｈ２まで変化させたとき、再びＴＳ２に等しくなった
（実線で示した曲線ＴＳＡ）。破線で示した曲線ＴＳＢ
は、温度ＴＳがＴＳＭ（平均値）に等しいほぼ一定の値
をとることを表しており、これは本発明による壁１を採
用したことに対応している。
ガスの温度ＴＳの変化を、軸２からの半径距離Ｈの関数
として表している。本発明以前、この温度はＴＳ２から
ＴＳ１まで変化し、距離Ｈをその最小値Ｈ１から最大値
Ｈ２まで変化させたとき、再びＴＳ２に等しくなった
（実線で示した曲線ＴＳＡ）。破線で示した曲線ＴＳＢ
は、温度ＴＳがＴＳＭ（平均値）に等しいほぼ一定の値
をとることを表しており、これは本発明による壁１を採
用したことに対応している。
【００４３】本発明による各配列は次のような利点を持
つ。それらの配列は協力して、とりわけ軸方向壁１の影
響を受けやすい領域において、均一な温度分布を獲得す
るのに役立ち、また溶接Ｓの領域も含めて、温度ピーク
を減少させ、または除去し、そして最後に壁１の寿命の
増加と燃焼効率の向上を達成し、最大許容温度を高める
ことができた。
つ。それらの配列は協力して、とりわけ軸方向壁１の影
響を受けやすい領域において、均一な温度分布を獲得す
るのに役立ち、また溶接Ｓの領域も含めて、温度ピーク
を減少させ、または除去し、そして最後に壁１の寿命の
増加と燃焼効率の向上を達成し、最大許容温度を高める
ことができた。
【００４４】本発明は、説明した実施例だけに限られる
のではなく、その範囲や趣旨から逸脱することなく提供
することのできるあらゆる変形例を網羅するものであ
る。
のではなく、その範囲や趣旨から逸脱することなく提供
することのできるあらゆる変形例を網羅するものであ
る。
【図１】多数穿孔の一例を示し、前記多数穿孔のすぐ下
流の温度のグラフを補ってある。
流の温度のグラフを補ってある。
【図２】本発明による燃焼室の壁が備えている多数穿孔
を示す。
を示す。
【図３】図２の壁の補完的外観を示す。
【図４】従来の既知の技術に従った、および本発明に従
った燃焼室内の温度変化、および多数穿孔の通気量の変
化を示すグラフである。
った燃焼室内の温度変化、および多数穿孔の通気量の変
化を示すグラフである。
【図５】従来の既知の技術に従った、および本発明に従
った燃焼室内の温度変化、および多数穿孔の通気量の変
化を示すグラフである。
った燃焼室内の温度変化、および多数穿孔の通気量の変
化を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 ドウニ・ジヤン・モーリス・サンドウリ フランス国、77370・ナンジ、デユボ ワ・１・アー (72)発明者 ピエール・マリー・ビクトール・エミ ル・シユロエ フランス国、91800・ブリユノワ、ア レ・デ・シユブルイユ、２ (56)参考文献 特開 昭61−231330（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23R 3/06 F02C 7/18 F23R 3/42
Claims (7)
- 【請求項１】 対称軸（２）を有する燃焼室、とりわけ
ターボエンジンの燃焼室において、その燃焼室が少なく
とも１つの軸方向壁（１）と底板（３）によって取り囲
まれ、軸方向壁が、とりわけ前記軸方向壁の冷却流体を
通過させるための「多数穿孔」を構成する多数の貫通孔
（５）を備え、また底板（３）が対称軸に対して垂直に
交わり、また冷却流体の流れの全体方向（４）に関して
上流に位置しており、また燃焼室が下流出口（３）を持
っており、前記貫通孔（５）が所定の共通直径（Ｄ５）
を持っており、しかも上流から下流に向けて交互に偶数
番目の貫通孔列（Ｒ２、Ｒ４、．．．）と奇数番目の貫
通孔列（Ｒ１、Ｒ３、．．．）に配列されており、各列
が対称軸（２）に対してほぼ直交しており、何列かの奇
数番目の列（Ｒ１、Ｒ３、．．．）の貫通孔（５）が縦
方向の第１主曲線（ＣＰ１）にそって並べられ、この第
１主曲線は場合によっては直線であり、同様に何列かの
偶数番目の列（Ｒ２、Ｒ４、．．．）の貫通孔（５）が
縦方向の第２主曲線（ＣＰ２）にそって並べられ、この
第２主曲線も場合によっては直線であり、各第１主曲線
（ＣＰ１）並びに各第２主曲線（ＣＰ２）が冷却流体の
流れの全体方向（４）に対してある主傾斜を呈している
ような燃焼室であって冷却流体の流れの全体方向（４）
に平行で、しかも１番目の奇数番目の列（Ｒ１）並びに
１番目の偶数番目の列（Ｒ２）に属する１番目の各貫通
孔（５）の軸（Ａ５）を通る直線（Ｌ４）と、同じ順序
で数えて前記１番目の各列のすぐ隣の２番目の列（Ｒ
３、Ｒ４）との交点（Ａ３０５、Ａ４０５）に関して、
前記２番目の各列（Ｒ３、Ｒ４）に属し、しかも１番目
の貫通孔の軸が置かれている第１主曲線（ＣＰ１）上、
並びに第２主曲線（ＣＰ２）上に位置する２番目の貫通
孔の軸（Ａ５）が、前記交点から、貫通孔（５）の前記
共通直径（Ｄ５）の０．５倍から１倍の範囲内にある、
ある距離（Ｅ３０５、Ｅ４０５）だけずれており、この
ずれが前記の主傾斜を実現していることを特徴とする燃
焼室。 - 【請求項２】 副曲線（ＣＳ）にそってさらに何列かの
貫通孔（５）が並べられており、この副曲線も場合によ
っては直線であり、一方、前記軸方向壁（１）が少なく
とも２つ以上の縁（Ｂ１、Ｂ２）を含み、それぞれの縁
が上流（３）から下流（Ｓ）に向かって延び、かつ２つ
ずつ溶接継手（６）によって結合されており、前記溶接
継手（６）が前記副曲線（ＣＳ）のいずれかと平行に延
びていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼室。 - 【請求項３】 前記溶接継手（６）が、２つの前記副曲
線（ＣＳ）の間の、貫通孔が存在しない壁の領域内に延
びていることを特徴とする請求項２に記載の燃焼室。 - 【請求項４】 溶接継手（６）が接合曲線に沿って延び
ており、その接合曲線は副曲線（ＣＳ）と平行であり、
しかもほぼ等距離（ＤＢ１、ＤＢ２）にあり、つまりそ
の接合曲線はすぐ隣の副曲線（ＣＳ）のそれぞれから、
隣り合う２本の副曲線（ＣＳ）を隔てる距離（ＤＣＳ）
に等しいある距離（ＤＢ１、ＤＢ２）だけ離れてことを
特徴とする請求項２または３のいずれか一項に記載の燃
焼室。 - 【請求項５】 貫通孔密度は、底板（３）から出口
（Ｓ）に向かって進むに従って減少するが、列ごとの貫
通孔（５）の個数はほぼ一定であり、また前記第１並び
に第２主曲線（ＣＰ１、ＣＰ２）は連続であり、一方、
軸方向壁（１）は円錐台の形をしており、また同じ各列
（Ｒ１、Ｒ２）の隣り合う２つの貫通孔（５）を隔てて
いる距離（ＰＣ）を、隣り合う２つの列（Ｒ１、Ｒ
２）、つまり一方は偶数番目の列、他方は奇数番目の列
を隔てている距離（ＰＡ）で割ったときの比（ＰＣ／Ｐ
Ａ）が一定であることを特徴とする請求項１から４のい
ずれか一項に記載の燃焼室。 - 【請求項６】 貫通孔密度は、底板（３）から出口
（Ｓ）に向かって進むに従って減少するが、列ごとの貫
通孔（５）の個数はほぼ一定であり、また前記第１並び
に第２主曲線（ＣＰ１、ＣＰ２）は連続であり、一方、
前記軸方向壁は円筒形をしており、同じ列（Ｒ１、Ｒ
２）の隣り合う２つの貫通孔（５）を隔てている距離
を、隣り合う２つの列（Ｒ１、Ｒ２）、つまり一方の偶
数番目の列と、他方の奇数番目の列とを隔てている距離
（ＰＡ）で割ったときの比（ＰＣ／ＰＡ）が、出口
（Ｓ）から底板（３）に向かって増加することを特徴と
する請求項１から４までのいずれか一項に記載の燃焼
室。 - 【請求項７】 前記の比（ＰＣ／ＰＡ）が少なくとも
０．３に等しいことを特徴とする請求項６に記載の燃焼
室。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9315394A FR2714154B1 (fr) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Chambre de combustion comportant une paroi munie d'une multiperforation. |
| FR9315394 | 1993-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198141A JPH07198141A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3213498B2 true JP3213498B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=9454183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30746794A Expired - Fee Related JP3213498B2 (ja) | 1993-12-22 | 1994-12-12 | 多孔壁を備えた燃焼室 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5590531A (ja) |
| JP (1) | JP3213498B2 (ja) |
| FR (1) | FR2714154B1 (ja) |
| GB (1) | GB2285503B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2770283B1 (fr) * | 1997-10-29 | 1999-11-19 | Snecma | Chambre de combustion pour turbomachine |
| GB9803291D0 (en) * | 1998-02-18 | 1998-04-08 | Chapman H C | Combustion apparatus |
| EP1221574B2 (en) * | 2001-01-09 | 2017-12-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor |
| US6513331B1 (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-04 | General Electric Company | Preferential multihole combustor liner |
| US7260936B2 (en) * | 2004-08-27 | 2007-08-28 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor having means for directing air into the combustion chamber in a spiral pattern |
| US20060042257A1 (en) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor heat shield and method of cooling |
| US7237730B2 (en) * | 2005-03-17 | 2007-07-03 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Modular fuel nozzle and method of making |
| US7509809B2 (en) * | 2005-06-10 | 2009-03-31 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine engine combustor with improved cooling |
| US7451600B2 (en) * | 2005-07-06 | 2008-11-18 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine engine combustor with improved cooling |
| US7856830B2 (en) * | 2006-05-26 | 2010-12-28 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Noise reducing combustor |
| US7669422B2 (en) * | 2006-07-26 | 2010-03-02 | General Electric Company | Combustor liner and method of fabricating same |
| US7827800B2 (en) * | 2006-10-19 | 2010-11-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor heat shield |
| US7681398B2 (en) * | 2006-11-17 | 2010-03-23 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor liner and heat shield assembly |
| US7721548B2 (en) * | 2006-11-17 | 2010-05-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor liner and heat shield assembly |
| US7748221B2 (en) * | 2006-11-17 | 2010-07-06 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor heat shield with variable cooling |
| US8171736B2 (en) * | 2007-01-30 | 2012-05-08 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor with chamfered dome |
| US7861530B2 (en) | 2007-03-30 | 2011-01-04 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor floating collar with louver |
| US8316541B2 (en) * | 2007-06-29 | 2012-11-27 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor heat shield with integrated louver and method of manufacturing the same |
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| FR2958013B1 (fr) * | 2010-03-26 | 2014-06-20 | Snecma | Chambre de combustion de turbomachine a compresseur centrifuge sans deflecteur |
| JP5181050B2 (ja) * | 2011-08-12 | 2013-04-10 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器の尾筒、及びこれを備えているガスタービン |
| US8834154B2 (en) | 2012-11-28 | 2014-09-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Transition piece of combustor, and gas turbine having the same |
| FR3015010B1 (fr) * | 2013-12-12 | 2016-01-22 | Snecma | Paroi annulaire pour chambre de combustion de turbomachine comprenant des orifices de refroidissement a effet contra-rotatif |
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Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| GB2049152B (en) * | 1979-05-01 | 1983-05-18 | Rolls Royce | Perforate laminated material |
| US4296606A (en) * | 1979-10-17 | 1981-10-27 | General Motors Corporation | Porous laminated material |
| JPH0660740B2 (ja) * | 1985-04-05 | 1994-08-10 | 工業技術院長 | ガスタービンの燃焼器 |
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| DE3803086C2 (de) * | 1987-02-06 | 1997-06-26 | Gen Electric | Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk |
| US5241827A (en) * | 1991-05-03 | 1993-09-07 | General Electric Company | Multi-hole film cooled combuster linear with differential cooling |
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-
1993
- 1993-12-22 FR FR9315394A patent/FR2714154B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-12-12 JP JP30746794A patent/JP3213498B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-14 US US08/355,474 patent/US5590531A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-22 GB GB9426009A patent/GB2285503B/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5590531A (en) | 1997-01-07 |
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| GB2285503B (en) | 1998-02-18 |
| JPH07198141A (ja) | 1995-08-01 |
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