JP6170209B2

JP6170209B2 - 熱的に結合したｃｍｃ製燃焼器ライナ

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Publication number: JP6170209B2
Application number: JP2016127126A
Authority: JP
Inventors: ニコラス・ジョン・ブルーム
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: CN106642199B; JP2017075771A; CN106642199A; EP3115690A1; US20200158341A1; US10801729B2; CA2934096A1

Description

本発明は、広くには、ガスタービンエンジンの燃焼器におけるセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）ライナの使用に関し、特にはそのようなＣＭＣライナを燃焼器のドーム及びカウルへと、両者の間の熱成長の相違に適応するように取り付けることに関する。

セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）などの非伝統的な高温材料の使用が、ガスタービンエンジンにおける構造部品として研究及び利用されていることを、理解できるであろう。例えば、エンジンの動作の能力及び耐久性を向上させるために、極端な温度に曝される燃焼器の構成部品をそのような材料から製作することに、特段の関心が存在する。しかしながら、金属よりも高い温度性能を有する材料による置換は、燃焼器の隣り合う構成部品に異なる材料が使用されるとき、著しく異なる熱膨張係数に照らして困難である。この不一致は、充分なすき間が得られない限り、隣り合う構成部品の拘束、及び後の故障につながる可能性がある。

したがって、異なる熱膨張特性を有する部品の結合に関係する問題に対処するために、種々の仕組みが採用されている。Ｈａｌｉｌａの米国特許第５２９１７３２号、Ｈａｌｉｌａの米国特許第５２９１７３３号、及びＨａｌｉｌａの米国特許第５２８５６３２号に見られるように、金属製の熱シールドをＣＭＣで作られたライナへと両者の間の半径方向の膨張に適応するように取り付けることを可能にする機構が開示されている。これは、ライナが熱シールドに対して移動できるように、複数の周状に間隔を空けて位置する取り付けピンを熱シールド及びライナの開口を貫いて配置することを含む。

さらに、Ｅｄｍｏｎｄｓｏｎらの米国特許第６３９７６０３号が、セラミックマトリックス複合材料で作られたライナを有する燃焼器を開示しており、ライナに過度の応力を生じさせることなく熱膨張の異に対処するために、ライナが中間のライナドーム支持部材に組合せられている。さらに、Ｅｄｍｏｎｄｓｏｎらの特許は、インターフェイスジョイントを通過する冷却空気の流れの一部を調節する能力をさらに含んでいる。

上述の特許の各々は、それぞれの特定の燃焼器の設計に関して有用なＣＭＣライナの取り付け機構を明らかにしているが、いずれも単一の取り付け機構にて燃焼器のドーム及びカウル部分へと直接接続されるＣＭＣ材料製のライナを含んでいない。したがって、結合相手の構成部品とは異なる熱膨張係数を有するライナのための単純な取り付けアセンブリを開発することが、望ましいと考えられる。また、そのような取り付けアセンブリを、隣接するハードウェアとのすき間が不要であるように効率的に寸法付けることが、望ましいと考えられる。

米国特許第８８３４０５６号明細書

本発明の態様及び利点は、一部は以下の説明において述べられ、或いは明細書から自明であってよく、もしくは本発明の実施を通じて習得可能であってよい。

ガスタービンエンジンの燃焼器が、一般的に提供される。一実施形態では、燃焼器は、セラミックマトリックス複合材料を含み、前方端と後方端とを有するライナと、金属を含んでおり、外側アームと内側アームとの間に画成された端部内の環状スロットを画成する環状ドームと、環状ドームの環状外側表面からライナの環状外側表面へと延びるフェザーシールと、複数のピン部材とを備える。ライナの前方端は、複数のフィンガ及び複数の軸方向スロットを画成し、環状スロットにおいて外側アームと内側アームとの間に取り付けられる。各々のピン部材は、フェザーシールの開口を通り、環状ドームの外側アームの開口を通り、ライナによって画成された開口を通り、環状ドームの内側アームの開口を通って延びる。

圧縮機と、燃焼器と、タービンとを備えるガスタービンエンジンも、一般的に提供される。燃焼器は、一般に、セラミックマトリックス複合材料を含んでおり、前方端及び後方端を有しているライナと、金属を含んでおり、外側アームと内側アームとの間に画成された端部内の環状スロットを画成する環状ドームと、環状ドームの環状外側表面からライナの環状外側表面へと延びるフェザーシールと、複数のピン部材とを備える。ライナの前方端は、複数のフィンガ及び複数の軸方向スロットを画成し、環状スロットにおいて外側アームと内側アームとの間に取り付けられる。各々のピン部材は、フェザーシールの開口を通り、環状ドームの外側アームの開口を通り、ライナによって画成された開口を通り、環状ドームの内側アームの開口を通って延びる。

燃焼器のライナも、一般的に提供される。一実施形態では、ライナは、セラミックマトリックス複合材料を含み、複数のフィンガ及び複数の軸方向スロットを画成する前方端を有する。

本発明のこれらの特徴、態様、及び利点、並びに他の特徴、態様、及び利点が、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されるであろう。本明細書に取り入れられて本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、明細書と協働して本発明の原理を説明する役に立つ。

当業者へと向けられた本発明の最良の態様を含む本発明の充分かつ本発明を実施可能にする開示が、添付の図面を参照して、明細書において説明される。

本発明の主題のいくつかの態様による航空機において利用することができるガスタービンエンジンの一実施形態の断面図を示している。図１に示したガスタービンエンジンにおける使用に適した燃焼器の構成の一実施形態の断面図を示している。図２に示した燃焼器などの典型的な燃焼器における環状ドームと外側ライナとの間の接続の一実施形態の断面図を示している。一実施形態による外側ライナの典型的な前方端の上面図を示している。別の実施形態による外側ライナの典型的な前方端の上面図を示している。

本明細書及び図面における参照符号の繰り返しの使用は、本発明の同じ又は類似の特徴又は構成要素を表すように意図されている。

次に、本発明の実施形態を詳しく参照するが、それら実施形態の１つ以上の実施例が図面に示されている。各々の例は、本発明の説明の目的で提示されており、本発明を限定するものではない。実際、本発明において、本発明の技術的範囲及び技術的思想から離れることなく、種々の変更及び変種が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として例示又は説明される特徴を、別の実施形態では使用して、またさらなる実施形態をもたらすことが可能である。このように、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の技術的範囲に含まれるような変更及び変種を包含するように意図される。

本明細書において使用されるとき、用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、或る構成要素を別の構成要素から区別するために入れ換え可能に使用することができ、個々の構成要素の場所又は重要性を意味するものではない。

用語「上流」及び「下流」は、流路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。

次に図面を参照すると、図１が、本発明の主題のいくつかの態様に従って航空機において利用することができるガスタービンエンジン１０の一実施形態の断面図を示しており、エンジン１０が、参照の目的でエンジン１０を貫いて延びている長手方向又は軸方向中心軸線１２を有して図示されている。一般に、エンジン１０は、コアガスタービンエンジン（全体が参照番号１４によって示されている）と、その上流に位置するファン部分１６とを備えることができる。コアエンジン１４は、一般に、環状の入口２０を画成する実質的に筒状の外ケーシング１８を備えることができる。加えて、外ケーシング１８は、コアエンジン１４に進入する空気の圧力を第１の圧力レベルへと高めるためのブースタ圧縮機２２をさらに囲み、支持することができる。次いで、高圧多段軸流圧縮機２４が、ブースタ圧縮機２２から加圧された空気を受け取り、そのような空気の圧力をさらに高めることができる。次いで、高圧圧縮機２４から出る加圧された空気は、燃焼器２６へと流れることができ、燃焼器２６において、燃料が加圧された空気の流れへと注入され、得られる混合物が燃焼器２６において燃やされる。高エネルギの燃焼生成物が、燃焼器２６からエンジン１０の高温ガス経路に沿って第１の（高圧）駆動シャフト３０を介して高圧圧縮機２４を駆動する第１の（高圧）タービン２８へと導かれ、次いで第１の駆動シャフト３０におおむね同軸な第２の（低圧）駆動シャフト３４を介してブースタ圧縮機２２及びファン部分１６を駆動する第２の（低圧）タービン３２へと導かれる。各々のタービン２８及び３２を駆動した後で、燃焼生成物を、推進用のジェット推力をもたらすべく排気ノズル３６を介してコアエンジン１４から吐き出すことができる。

各々のタービン２８、３２が、一般に、１つ以上のタービン段を備えることができ、各々の段が、タービンノズル（図１には示されていない）及び下流のタービンロータ（図１には示されていない）を備えることを、理解すべきである。後述されるように、タービンノズルは、エンジン１０の中心軸線１２を中心にして環状に並べられた複数の羽根を備えることができ、これら複数の羽根は、タービン段を通過する燃焼生成物の流れを、タービンロータの一部を形成している対応するロータブレードの環状の並びへと曲げ、或いは他の方法で案内する。一般的に理解されるとおり、ロータブレードを、タービンロータのロータディスクへと結合させることができ、次いでロータディスクは、タービンの駆動シャフト（例えば、駆動シャフト３０又は３４）へと回転に関して結合させられる。

さらに、図１に示されるとおり、エンジン１０のファン部分１６は、一般に、環状のファンケーシング４０によって囲まれるように構成された回転可能な軸流ファンロータ３８を備えることができる。特定の実施形態ではは、（ＬＰ）駆動シャフト３４を、直接駆動の構成などにおいて、ファンロータ３８へと直接接続することができる。別の構成においては、（ＬＰ）駆動シャフト３４を、関節駆動又は歯車駆動の構成において、減速歯車ギアボックスなどの減速装置３７を介してファンロータ３８へと接続することができる。そのような減速装置は、所望に応じ、或いは必要に応じて、エンジン１０内の任意の適切なシャフト／スプールの間に含まれてよい。

ファンケーシング４０を、複数の実質的に放射状に延びている周方向に間隔を空けて配置された出口案内羽根４２によってコアエンジン１４に対して支持されるように構成できることを、当業者であれば理解すべきである。したがって、ファンケーシング４０は、ファンロータ３８及びその対応するファンロータブレード４４を囲むことができる。さらに、ファンケーシング４０の下流部分４６が、さらなる推進用のジェット推力をもたらす第２の（或いは、バイパス）気流路４８を画成するように、コアエンジン１４の外側部分を覆って延びることができる。

エンジン１０の動作の際に、初期の気流（矢印５０によって示されている）がファンケーシング４０の関連の入口５２を通ってエンジン１０に進入できることを、理解すべきである。次いで、気流５０は、ファンブレード４４を通過し、通路４８を通って移動する第１の圧縮された気流（矢印５４によって示されている）及びブースタ圧縮機２２に進入する第２の圧縮された気流（矢印５６によって示されている）へと分かれる。次いで、第２の圧縮された気流５６の圧力が高められ、（矢印５８によって示されるように）高圧圧縮機２４に進入する。燃料と混ぜ合わせられて燃焼器２６において燃やされた後に、燃焼生成物６０が燃焼器２６から出、第１のタービン２８を通って流れる。その後に、燃焼生成物６０は、第２のタービン３２を通って流れ、排気ノズル３６から出てエンジン１０に推力をもたらす。

次に図２を参照すると、図１の典型的なターボファンエンジン１０の燃焼部２６の断面図が示されている。さらに詳しくは、図２は、本発明の典型的な実施形態による図１の典型的なターボファンエンジン１０の燃焼部２６に配置されてよい燃焼器アセンブリ１００の透視断面図を示している。とりわけ、図２は、分かりやすくするために燃焼器の外ケーシングを取り除いた燃焼器アセンブリ１００の透視断面図を示している。

図示のとおり、燃焼器アセンブリ１００は、一般に、おおむね軸方向に沿って後方端１０４と前方端１０６との間を延びている内側ライナ１０２と、やはりおおむね軸方向に沿って後方端１１０と前方端１１２との間を延びている外側ライナ１０８とを備える。内側及び外側ライナ１０２、１０８が協働して、両者の間に燃焼室１１４を少なくとも部分的に画成する。内側及び外側ライナ１０２、１０８は、それぞれが環状ドーム１１１へと取り付けられる。より詳しくは、燃焼器アセンブリ１００は、内側ライナ１０２の前方端１０６へと取り付けられる環状ドーム１１１の内側部分１１６と、外側ライナ１０８の前方端１１２へと取り付けられる環状ドーム１１１の外側部分１１８とを備える。さらに詳しく後述されるように、環状ドーム１１１の内側及び外側部分１１６、１１８の各々は、内側及び外側のそれぞれのライナ１０２、１０８の前方端１０６、１１２を受け入れるための環状スロット１２２を画成する囲繞表面１２０を備える。図３が、この方向を、外側ライナ１０８及び環状ドーム１１１の外側部分１１８を代表として使用してさらに詳しく示しているが、本発明は、外側ライナ１０８に限られず、内側ライナ１０２にも同様に適用可能である。

燃焼器アセンブリ１００は、環状ドーム１１１の外側部分１１８において周方向に沿って間隔を空けつつ位置した複数の燃料／空気ミキサ１２４をさらに備える。より詳しくは、複数の燃料／空気ミキサ１２４は、半径方向において環状ドーム１１１の外側部分１１８と環状ドーム１１１の内側部分１１６との間に配置される。ターボファンエンジン１０の圧縮機部分からの圧縮された空気が、燃料／空気ミキサ１２４へと流れ、或いは燃料／空気ミキサ１２４を通って流れ、ここで圧縮された空気が燃料と混合されて燃やされ、燃焼室１１４において燃焼ガスを生じさせる。内側及び外側ドーム１１６、１１８は、燃料／空気ミキサ１２４へと入り、或いは燃料／空気ミキサ１２４を通過する圧縮機部分からの圧縮された空気のそのような流れをもたらすうえで、助けとなるように構成される。例えば、環状ドーム１１１の外側部分１１８は、前方端１２８に外側カウル１２６を備え、環状ドーム１１１の内側部分１１６は、同様に、前方端１３２に内側カウル１３０を備える。外側カウル１２６及び内側カウル１３０は、燃料／空気ミキサ１２４のうちの１つ以上へと入り、或いは燃料／空気ミキサ１２４のうちの１つ以上を通過する圧縮機部分からの圧縮された空気の流れの案内を助けることができる。

さらに、内側及び外側ドーム１１６、１１８の各々は、ターボファンエンジン１０における燃焼器アセンブリ１００の取り付けを助けるように構成された取り付け部を備えることができる。例えば、環状ドーム１１１の外側部分１１８は、燃焼器の外ケーシングへと取り付けられるように構成された取り付け延長部を備えることができ、環状ドーム１１１の内側部分１１６は、ターボファンエンジン１０内の環状の支持部材へと取り付けられるように構成された同様の取り付け延長部を備えることができる。特定の典型的な実施形態ではは、環状ドーム１１１の内側部分１１６を、単一の環状の構成部品として一体的に形成することができ、環状ドーム１１１の外側部分１１８も、同様に、単一の環状の構成部品として一体的に形成することができる。しかしながら、他の典型的な実施形態では、環状ドーム１１１の内側部分１１６及び／又は環状ドーム１１１の外側部分１１８を、任意の適切なやり方で接合される１つ以上の構成部品によって形成できることを、理解すべきである。例えば、環状ドーム１１１の外側部分１１８に関して、特定の典型的な実施形態ではは、外側カウル１２６を、環状ドーム１１１の外側部分１１８とは別に形成し、例えば溶接プロセスを使用して環状ドーム１１１の外側部分１１８へと取り付けることができる。同様に、任意の取り付け延長部を、外側ドーム１１８とは別に形成し、例えば溶接プロセスを使用して環状ドーム１１１の外側部分１１８へと取り付けてもよい。これに加え、或いはこれに代えて、環状ドーム１１１の内側部分１１６は、同様の構成を有することができる。

さらに図２を参照すると、典型的な燃焼器アセンブリ１００は、周状に配置された各々の燃料／空気ミキサ１２４の周囲に位置する熱シールド１４２をさらに備える。熱シールド１４２は、図示の実施形態に関して、環状ドーム１１１の外側部分１１８及び環状ドーム１１１の内側部分１１６に取り付けられ、両者の間を延びる。熱シールド１４２は、ターボファンエンジン１０の特定の構成部品を燃焼室１１４の比較的極端な温度から保護するように構成される。

図示の実施形態では、内側ライナ１０２及び外側ライナ１０８の各々は、高温性能を有する非金属材料であるセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料からなる。そのようなライナ１０２、１０８に利用される典型的なＣＭＣ材料として、炭化ケイ素、ケイ素、シリカ又はアルミナマトリックス材料、並びにこれらの組合せを挙げることができる。サファイア及び炭化ケイ素などのモノフィラメントを含む酸化安定補強繊維（例えば、ＴｅｘｔｒｏｎのＳＣＳ−６）、並びに炭化ケイ素（例えば、ＮｉｐｐｏｎＣａｒｂｏｎのＮＩＣＡＬＯＮ（登録商標）、ＵｂｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＴＹＲＡＮＮＯ（登録商標）、及びＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇのＳＹＬＲＡＭＩＣ（登録商標））、アルミナケイ酸塩（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０及び４８０）、並びに切り刻まれたウィスカ及び繊維（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０及びＳＡＦＦＩＬ（登録商標））を含み、さらに随意によりセラミック粒子（例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、及びこれらの組合せの酸化物）及び無機フィラー（例えば、パイロフィライト、ウォラストナイト、マイカ、タルク、カイアナイト、及びモンモリロナイト）を含む粗紡（ｒｏｖｉｎｇｓ）及び単糸（ｙａｒｎ）など、セラミック繊維をマトリックスに埋め込むことができる。ＣＭＣ材料は、約１０００〜１２００°Ｆの温度において約１．３ｘ１０^-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ〜約３．５ｘ１０^-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有することができる。

対照的に、内側カウル１３０及び外側カウル１２６をそれぞれ含む環状ドーム１１１の内側部分１１６及び環状ドーム１１１の外側部分１１８は、ニッケル系の超合金（約１０００〜１２００°Ｆの温度において約８．３〜８．５ｘ１０^-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの熱膨張係数を有する）又はコバルト系の超合金（約１０００〜１２００°Ｆの温度において約７．８〜８．１ｘ１０^-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの熱膨張係数を有する）などの金属で形成されてよい。このように、内側及び外側ライナ１０２、１０８は、燃焼室１１４に生じる極端な温度環境により上手く対処することが可能でありうる。しかしながら、内側及び外側ライナ１０２、１０８を内側及び外側のそれぞれのドーム１１６、１１８へと取り付けることが、構成部品の機械的特性の相違に起因して問題を生じさせる。したがって、後述されるように、特別に設計された取り付けアセンブリ１４４が、内側ライナ１０２の前方端１０６を環状ドーム１１１の内側部分１１６へと取り付け、外側ライナ１０８の前方端１１２を環状ドーム１１１の外側部分１１８へと取り付けるために利用される。取り付けアセンブリ１４４は、半径方向において、内側及び外側ドーム１１６、１１８並びに内側及び外側ライナ１０２、１０８のそれぞれの間の相対的な熱膨張に適応するように構成される。

ここで図３を特に参照すると、外側ライナ１０８の前方端１１２が外側環状ドーム１１８へと取り付けられる取り付け点の拡大断面図が示されている。すでに述べたように、外側ライナ１０８及び環状ドーム１１１の外側部分１１８の相対の熱膨張を許容するために、取り付けアセンブリ１４４は、外側アーム２００と内側アーム２０２との間の内側表面１２０によって画成される環状スロット１２２を通って延びるように設けられる。より詳しくは、図３に示されている環状ドーム１１１の外側部分１１８及び外側ライナ１０８の前方端１１２を特に参照すると、環状ドーム１１１の外側部分１１８が、互いに実質的に平行に、図示の実施形態でははターボファンエンジン１０の軸方向に実質的に平行な方向に延びている外側アーム２００及び内側アーム２０２を備えている。

図示の実施形態では、取り付けアセンブリ１４４は、外側アーム２００及び内側アーム２０２にそれぞれ画成された開口２０１、２０３を貫いて延びるピン部材１６６及び随意によるブシュ１６８を備える。ピン部材１６６は、頭部１７０を備え、ナット１７４が、ピン部材１６６の遠位端に取り付けられる。特定の典型的な実施形態ではは、ピン部材１６６をボルトとして構成することができ、取り付けアセンブリ１４４を締めるために、ナット１７４をピン部材１６６に回転可能に係合させることができる。しかしながら、代案として、他の典型的な実施形態ではは、ピン部材１６６及びナット１７４が任意の他の適切な構成を有することができる。例えば、他の典型的な実施形態ではは、ピン部材１６６が、実質的に平滑な円柱形を画成する本体１７２を備えることができ、ナット１７４を、クリップとして構成することができる。さらに、ブシュ１６８は、通常は円筒形であり、ピン部材１６６の周囲に配置される。

図４を参照すると、外側ライナ１０８の前方端１１２は、複数のフィンガ１１３を備える。フィンガ１１３は、隣接するフィンガ１１３の間にスロット１０９を画成するように互いに間隔を空けて位置している。したがって、複数のスロット１０９が、外側ライナ１０８上に環状に画成される。図示のとおり、各々のフィンガ１１３は、１対の長手方向エッジ１１５を画成する。フィンガ１１３の並びにおいて、隣り合うフィンガ１１３の互いに向かい合う長手方向エッジの少なくとも一部分は、ピン部材又はブシュを受け入れて通すための開口１１９を画成するためのくぼみ１１７を有している。すなわち、隣り合うフィンガ１１３上のくぼみ１１７が、ピン部材１６６を受け入れて通すように実質的に整列している。くぼみ１１７及びピン部材１６６（又は、ブシュ１６８）を、外側ライナ１０８が所定の場所に固定されるが、上述の熱膨張の相違を補償するために軸方向の或る程度の移動が許されるように、互いに適合する寸法とすることができる。図５が、ピン部材又はブシュを受け入れて通すために１以上のフィンガ１１３が１対の長手方向エッジ１１５の間に（すなわち、フィンガ１１３の本体内に）開口１１９を画成する類似の実施形態を示している。当然ながら、図４及び５の両方からの特徴を、所望であれば組合せることができる。

再び図３を参照すると、各々のフィンガ１１３の末端１１２が、環状スロット１２２の中へと延びており、環状ドーム１１８の環状スロット１２２の内側表面１２０と各々のフィンガ１１３の末端１１２との間にすき間１２３を形成することができる。特定の実施形態では、環状ドーム１１８の環状スロット１２２の外側アーム２００は、スロット長（Ｌ）を画成し、ここで環状ドーム１１８の環状スロット１２２の内側表面１２０から各々のフィンガ１１３の末端１１２まで画成されるすき間１２３は、約１％〜約１０％など、室温（すなわち、約２５℃）においてスロット長（Ｌ）の約１％〜約２５％の長さを有する。他の実施形態では、各々のフィンガ１１３の末端１１２は、環状ドーム１１８の環状スロット１２２の内側表面１２０に接することができる。

さらに図３は、環状ドーム１１８の環状外側表面２０９から外側ライナ１０８の環状外側表面２１９まで延びるフェザーシール２１０を示している。フェザーシール２１０は、図示の実施形態では、外側ライナ１０８の環状外側表面２０９にばねの力で接触している。一実施形態では、フェザーシール２１０は、摩耗コーティングを有する金属からなり、摩耗コーティングが、外側ライナ１０８の環状外側表面２０９に接する。フェザーシール２１０は、一般に、内部の燃焼室１１４と内側ライナ１０２及び外側ライナ１０８の外側の空間との間に流体を漏らさないバリアを形成し、ガスの流れの通過を妨げる。

特定の実施形態では、外側ライナ１０８は、テーパ状部分２１１を画成する。すなわち、外側ライナ１０８が、フィンガ１１３及び／又は前方端１１２の厚さよりも大きい本体部分２１３の厚さを有する。図３に示した実施形態ではは、環状外側表面２０９がテーパ２１１を画成する。しかしながら、他の実施形態では、テーパ状の表面は、環状外側表面２０９の反対側の環状の内側表面に位置することができる。

各々のピン部材１６６は、フェザーシール２１０の開口を通り、環状ドーム１１８の外側アーム２００の開口を通り、外側ライナ１０８の軸方向スロット１０９を通り、環状ドーム１１８の内側アーム２０２の開口を通って延び、構成部品を一体に固定する。外側環状ドーム１１８を環状に固定するピン部材１６６の数は、スロット１０９の数と同じ（すなわち、各々のスロット１０９を１つのピン部材１６６が貫いて延びる）であってよく、スロット１０９の数よりも少なくてよく、或いはスロット１０９の数よりも多くてよい。すなわち、複数の軸方向スロット１０９は、特定の実施形態では外側ライナ１０８の半径方向膨張及び収縮を許容するために、複数のピン部材１６６よりも数が多くてよい。しかしながら、他の実施形態では、複数の軸方向スロット１０９は、複数のピン部材１６６よりも数が少なくてよい（例えば、より大きな幅及び／又は長さのフィンガを使用する場合に、フィンガごとに２つ以上のピン部材１６６を利用することができる）。

内側ライナ又は外側ライナを覆って配置されたキャップを有する本発明のアセンブリの典型的な実施形態による燃焼器は、比較的高圧の空間又は比較的高圧の内部通路から燃焼室へと内側又は外側ライナと内側又は外側ドームとの間の取り付け点を通る気流を、制御することができる可能性がある。さらに、そのような燃焼器アセンブリは、比較的高圧の空間又は比較的高圧の内部通路から燃焼室へと内側又は外側ライナと内側又は外側ドームとの間の取り付け点を通る気流を、内側又は外側ライナと内側又は外側ドームとの間の相対的な熱膨張に依然として適応しつつ、制御することができる可能性がある。

本明細書においては、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置又はシステムの製作及び使用並びにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、或いは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

１０ガスタービンエンジン
１２中心軸線
１４コアガスタービンエンジン
１６ファン部分
１８外ケーシング
２０環状の入口
２２ブースタ圧縮機
２４高圧圧縮機
２６燃焼器
２８高圧タービン
３０高圧駆動シャフト
３２低圧タービン
３４低圧駆動シャフト
３６排気ノズル
３７減速装置
３８ファンロータ
４０環状のファンケーシング
４２出口案内羽根
４４ファンロータブレード
４６下流部分
４８気流路
５０空気の流れ
５２入口
５４第１の圧縮された気流
５６第２の圧縮された気流
５８気流
６０燃焼生成物
１００燃焼器アセンブリ
１０２内側ライナ
１０４後方端
１０６前方端
１０８外側ライナ
１０９スロット
１１０後方端
１１１環状ドーム
１１２前方端
１１３フィンガ
１１４燃焼室
１１５長手方向エッジ
１１６内側部分
１１７くぼみ
１１８外側部分
１１９開口
１２０内側表面
１２２環状スロット
１２３すき間
１２４燃料／空気ミキサ
１２６外側カウル
１３０内側カウル
１３２前方端
１４２熱シールド
１４４取り付けアセンブリ
１６６ピン部材
１６８ブシュ
１７０頭部
１７２本体
１７４ナット
２００外側アーム
２０１開口
２０２内側アーム
２０３開口
２０９環状外側表面
２１０フェザーシール
２１１テーパ
２１３本体部分
２１９環状外側表面

Claims

長手方向中心軸線（１２）を有するガスタービンエンジン（１０）のための燃焼器（２６）であって、当該燃焼器（２６）が、
セラミックマトリックス複合材料を含み、前方端（１１２）と後方端（１１０）とを有するライナ（１０８）であって、前方端（１１２）が、複数のフィンガ（１１３）及び複数の軸方向スロット（１０９）を画成するライナ（１０８）と、
金属を含み、外側アーム（２００）と内側アーム（２０２）との間に画成される端部内の環状スロット（１２２）を画成する環状ドーム（１１１）であって、ライナ（１０８）の前方端（１１２）が環状スロット（１２２）内で外側アーム（２００）と内側アーム（２０２）との間に取り付けられる環状ドーム（１１１）と、
環状ドーム（１１１）の環状外側表面（２１９）からライナ（１０８）の環状外側表面（２０９）へと延びるフェザーシール（２１０）と、
複数のピン部材（１６６）であって、各々がフェザーシール（２１０）の開口を通り、環状ドーム（１１１）の外側アーム（２００）の開口（２０１）を通り、ライナ（１０８）によって画成された開口（１１９）を通り、環状ドーム（１１１）の内側アーム（２０２）の開口（２０３）を通って延びる複数のピン部材（１６６）と
を備えている燃焼器（２６）。
各々のフィンガ（１１３）が、１対の長手方向エッジ（１１５）を画成しており、隣り合うフィンガ（１１３）の互いに向かい合う長手方向エッジ（１１５）の少なくとも一部分が、ライナ（１０８）を貫く開口（１１９）を画成するためのくぼみ（１１７）を有している、請求項１に記載の燃焼器（２６）。
隣り合うフィンガ（１１３）のくぼみ（１１７）は、ピン部材（１６６）を受け入れて通すように実質的に整列している、請求項２に記載の燃焼器（２６）。
各々のフィンガ（１１３）が、１対の長手方向エッジ（１１５）を画成しており、フィンガ（１１３）の少なくとも一部分が、１対の長手方向エッジ（１１５）の間に開口（１１９）を画成する、請求項１に記載の燃焼器（２６）。
各々のフィンガ（１１３）の末端（１１２）が、環状ドーム（１１１）の環状スロット（１２２）の内側表面（１２０）と各々のフィンガ（１１３）の末端（１１２）との間にすき間（１２３）を形成するように環状スロット（１２２）へと延びる、請求項１に記載の燃焼器（２６）。
環状ドーム（１１１）の環状スロット（１２２）の外側アーム（２００）は、スロット長（Ｌ）を画成しており、環状ドーム（１１１）の環状スロット（１２２）の内側表面（１２０）から各々のフィンガ（１１３）の末端（１１２）まで画成されるすき間（１２３）は、約２５℃においてスロット長の約１％〜約２５％の長さを有する、請求項５に記載の燃焼器（２６）。
ライナ（１０８）の環状外側表面（２０９）は、テーパ（２１１）を画成する、請求項１に記載の燃焼器（２６）。
複数の軸方向スロット（１０９）は、複数のピン部材（１６６）よりも数が多い、請求項１に記載の燃焼器（２６）。
圧縮機（２４）と、
燃焼器（２６）と、
タービン（２８，３２）と
を備えるガスタービン（１０）であって、燃焼器（２６）が、
セラミックマトリックス複合材料を含み、前方端（１１２）と後方端（１１０）とを有するライナ（１０８）であって、前方端（１１２）が、複数のフィンガ（１１３）及び複数の軸方向スロット（１０９）を画成するライナ（１０８）と、
金属を含み、外側アーム（２００）と内側アーム（２０２）との間に画成される端部内の環状スロット（１２２）を画成する環状ドーム（１１１）であって、ライナ（１０８）の前方端（１１２）が環状スロット（１２２）内で外側アーム（２００）と内側アーム（２０２）との間に取り付けられる環状ドーム（１１１）と、
環状ドーム（１１１）の環状外側表面（２１９）からライナ（１０８）の環状外側表面（２０９）へと延びるフェザーシール（２１０）と、
複数のピン部材（１６６）であって、各々がフェザーシール（２１０）の開口を通り、環状ドーム（１１１）の外側アーム（２００）の開口（２０１）を通り、ライナ（１０８）に画成された開口（１１９）を通り、環状ドーム（１１１）の内側アーム（２０２）の開口（２０３）を通って延びる複数のピン部材（１６６）と
を備えている、ガスタービンエンジン（１０）。
各々のフィンガ（１１３）の末端（１１２）が、環状ドーム（１１１）の環状スロット（１２２）の内側表面（１２０）と各々のフィンガ（１１３）の末端（１１２）との間にすき間（１２３）を形成するように環状スロット（１２２）へと延び、環状ドーム（１１１）の環状スロット（１２２）の外側アーム（２００）は、スロット長（Ｌ）を画成しており、環状ドーム（１１１）の環状スロット（１２２）の内側表面（１２０）から各々のフィンガ（１１３）の末端（１１２）まで画成されるすき間（１２３）は、スロット長（Ｌ）の約１％〜約２５％の長さを有する、請求項９に記載のガスタービンエンジン（１０）。