JPH07279761A - ノズルスカート - Google Patents

ノズルスカート

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JPH07279761A
JPH07279761A JP7704494A JP7704494A JPH07279761A JP H07279761 A JPH07279761 A JP H07279761A JP 7704494 A JP7704494 A JP 7704494A JP 7704494 A JP7704494 A JP 7704494A JP H07279761 A JPH07279761 A JP H07279761A
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JP
Japan
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nozzle
shell
skirt
nozzle skirt
cooling medium
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7704494A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Ando
清 安藤
Yojiro Kadoma
洋二郎 角間
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロケットやガスタービンエンジンに適用され
るノズルスカートに関し、スカート部を板金製を可能と
し、スポット溶接を採用可能な構造とする。 【構成】 ノズルスカート1は内側軸対称シェル8、外
側軸対称シェル9、その間をスポット溶接30,31で
接合する複数の支持材2(1)からなり、これらにより
複数の通路32が形成される。内側軸対称シェル8の内
面は高温燃焼ガスにさらされるので、これら通路32に
は冷却媒体を流して冷却する。従って、従来のチューブ
集合体のろう付け構造と比べると簡単な構成で製作の手
間や費用面で大幅な合理化がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液体ロケットエンジンや
ガスタービンエンジンに適用されるノズルスカートに関
する。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来の液体ロケットエンジンの
ノズルスカートの縦断面図である。図において、ロケッ
トの燃焼室から燃焼ガス20がノズル入口24を通し、
ガス22として噴出して推力を得る。このノズルはスカ
ート状となっているのでノズルスカート21と呼ばれて
いる。このノズルスカート21では、3000℃以上の
高温燃焼ガスが燃焼室でつくられ、これがノズルスカー
ト21内面を通過するため、ノズルスカート21を強制
的に冷却しないと材料的にもたない。そこでノズルスカ
ート21内に冷却媒体23を通して冷却している。
【0003】冷却媒体23の通路は、図8のA−A断面
図として示す図9、図9におけるB部拡大図の図10に
示すように、チューブ26を軸対称状に配して円筒状と
し、これらチューブ26をろう付け部27で接合してノ
ズルスカート21を製作していた。ノズルスカート21
の外径はチューブ26を押しつぶして断面形状を円形状
から長円形状に変形させることにより調整させている。
【0004】又、冷却媒体23は燃料として、ノズル入
口24側から、ノズル出口25側に流し、更に、逆向き
に隣りのチューブ26を通ってノズル出口25側からノ
ズル入口24側に戻り、再度、燃焼室に入って燃えるシ
ステムとなっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のノズルスカート
の製作は前述のように多数のチューブ26をろう付け部
27で結合させて円筒状のスカートに組立てる方法を採
用してており、製作寸法の調整、溶接作業の手間、費用
と時間がかかりやすい構造になっていた。
【0006】そこで、本発明は構造健全性を確保しつ
つ、従来のチューブの集合体の代りに板金構造でも可能
で、そのためスポット溶接も採用でき、容易に製作でき
るノズルスカートを提供することを目的としてなされた
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、ノ
ズルスカートを従来のチューブ集合体構造から同心円状
の内側と外側のシェルで構成し、両シェルの間隙の円周
方向を複数本の支持材を用いて区切り、両シェル間を接
合すると共にこの間隙部を高温燃焼ガスの入口から出口
まで複数の通路を形成せしめ、この通路に冷却媒体を流
す構成とする。又、このようなノズルスカートの通路を
内側シェルを短くしてシェルの内部に冷却媒体の出口が
くる構成も提供する。更に、このノズルスカートの支持
材の断面形状をシェルの半径方向に変形しやすいような
形状とする構成も提供する。
【0008】即ち、請求項1の発明は、ノズルから噴出
する高温燃焼ガスにさらされる内側シェルと、同内側シ
ェルよりも大きな径で同内側シェルと間隙を保って同心
状に配置される外側シェルと、前記間隙で円周方向に複
数本配置され、前記内側シェルと外側シェルを結合する
と共に、同円周方向を区切り、軸方向に複数本の通路を
形成する複数の支持材とを具備してなり、前記通路に冷
却媒体を流すことを特徴とするノズルスカートを提供す
る。
【0009】又、請求項2の発明は、前述の請求項1の
発明において、前記内側シェルは外側シェルよりも出口
側で短く、冷却通路の出口が前記外側シェルの出口側よ
りも内側に配置してなることを特徴とするノズルスカー
トを提供する。
【0010】更に、請求項1又は2の発明において、前
記支持部材の断面形状は内側及び外側シェルに同シェル
の半径方向と一致する直線部を有しない形状で取付けら
れていることを特徴とするノズルスカートも提供する。
【0011】
【作用】本発明はこのような手段により、その請求項1
の発明においては、ノズルから噴出する高温燃焼ガスは
内側シェルと外側シェルで構成されるノズルスカート内
で入口部から出口部に噴出し、従来と同じく推力を得る
ことができる。ノズルスカートは高温の燃焼ガスにさら
されるので支持材と内側、外側シェルとで形成される複
数の通路に冷却媒体を流し、冷却することができる。ま
た、こきようなノズルスカートは従来のチューブ集合体
からシェル構造となるため板金製にすることができ、支
持材との結合も従来のろう付作業に比べてスポット溶接
で接合することができるので製作工程、時間の大幅な合
理化ができるものである。
【0012】又、請求項2の発明として、冷却媒体の通
路の出口がノズルスカートの中央部近辺となるダンプク
リーニング方式を容易に採用することができるので、ノ
ズルスカートの構造が、更に簡素化され、従来のような
パイプ集合体と比較して構造も簡単になるものである。
【0013】更に、請求項3の発明として、支持材の断
面形状がシェルの半径方向に変形しやすい構造であり、
熱応力や内圧、外圧による応力を吸収し、前述の請求項
1の作用を奏すると共に構造強度の安全性が確実に確保
されるものである。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図1乃至図6は本発明のノズルスカート
の第1乃至第6実施例に対応する断面図である。これら
の図において、図1と図2、図3と図4、図5と図6は
それぞれ類似の構造であるので図2,図4,図6は切断
部のみ図示している。
【0015】図1及び図2は第1及び第2実施例であ
り、ノズルスカート1は基本的には板金構造の内側軸対
称シェル8と外側軸対称シェル9が同心円状に配置さ
れ、これらシェル間に一定の間隙を保って給合するため
に支持材2(1),3(2)をスポット溶接31,32
で結合している。図1の第1実施例では、支持材2
(1)、図2の第2実施例では支持材3(2)を用いて
おり、支持材2(1),3(2)の形状は半径方向の力
に対して、たわみ性の大きい形状で、半径方向とは平行
でないZ型の形状としている。図1の第1実施例の支持
材2(1)と図2の第2実施例の支持材3(2)とでは
支持材の傾斜部が逆となっている。
【0016】このような支持材2(1),3(2)によ
り内側、外側軸対称シェル8及び9をスポット溶接3
0,31で長手方向に複数個所で接合し、これら支持材
2(1),3(2)で形成される軸方向の通路32
(1)、33(2)に冷却媒体を流すものである。
【0017】図3及び図4は第3及び第4実施例であ
り、第3実施例の支持材4(3)は半径方向の剛性を弱
くして、この方向の力を吸収しやすいようにΣ型断面形
状とし、第4実施例の支持材5(4)はC型断面形状と
している。
【0018】このような支持材4(3),5(4)によ
り、内側、外側軸対称シェル8及び9をスポット溶接3
0,31で長手方向に溶接をし、これら支持材4
(3),5(4)で形成される軸方向の通路34
(3),35(4)に冷却媒体を流すものである。
【0019】図5及び図6は第5,第6実施例で、支持
材6(5),7(6)は共に半径方向と同じになる形状
である。このような支持材6(5)又は7(6)は半径
方向のたわみ性の点で第1乃至第4実施例と比べると、
小さく不利であるが、板金製のシェル8,9とスポット
溶接30,31とで組立てる点においては図8に示す従
来のものよりも製造が格段に容易となるものである。
【0020】これらの第5,第6実施例においても支持
材6(5),7(6)により形成される軸方向の通路3
6(5),37(6)に冷却媒体を流す点においては他
の実施例と同様である。
【0021】又、図8に示す従来例のように冷却媒体2
3をノズル入口24からノズル出口25へ流し、更に、
ノズル入口24に戻り、燃焼室に入れて燃焼させる方式
の代りに、図7の断面図に示すように、本発明の第1乃
至第6実施例を採用して内側、外側軸対称シェル8,9
間に形成される通路31〜37に冷却媒体23を流し、
ノズル入口24からノズル中央部を過ぎたあたりで、冷
却媒体をノズル内に放出するダンプクーリング方式をと
れば、構造はさらに簡単になる。
【0022】このような第1実施例から第6実施例にお
いては、ノズルスカートをろう付けで結合したチューブ
集合体の代りに、内側、外側軸対称シェル8,9間を支
持材2〜7を用いてスポット溶接31,32で結合した
板金構造にするものである。これにより、要素部品の製
作、組立ての合理化を行ったことにより、製作費用と時
間の合理化がはかれる。
【0023】板金構造の接合にEBW溶接を全面的に使
用しないのは、薄肉構造の溶接変形を小さくするためで
あり、本発明のようにスポット溶接であれば溶接変形を
小さく出来るし、作業能率も良くなるものである。
【0024】支持材2〜7は、内側シェル8と外側シェ
ル9の相対位置を所定に確保するためのものであり、内
側、外側シェル8,9と支持材2〜7をスポット溶接で
接合し、形成される通路32〜37に冷却媒体を通すた
め、ある程度の圧力が必要であり、内側シェル8に外圧
が外側シェル9に内圧がかかる。これら圧力に対しては
各シェルはフープで持つ。しかし、内側シェル8,9の
半径方向の変位差のため支持材2〜7に引張応力がかか
る。そのため、スポット溶接部に大きな力がかからない
ように、特に第1乃至第4実施例においては支持材2〜
5の断面形状が半径方向に直線状でなく、たわみやすい
形状としたものである。
【0025】第1,第2実施例の支持材2,3の場合は
内側シェル8と外側シェル9の円周方向の相対ずれの変
形で力は吸収される。また、第3,第4実施例の支持材
4,5の場合も、支持材そのものの半径方向の剛性は小
さくたわみやすくしているので同じ効果が得られる。
【0026】また、内側シェル8、外側シェル9と支持
材の温度差による熱変形では、内側シェル8の熱膨張の
方が大きいので支持材に半径方向に圧縮応力がかかる。
従って、支持材の応力は内圧応力と熱応力が逆向きとな
る。内圧応力と熱応力の大きさによっては引張りもしく
は圧縮になるが、いずれにしてもスポット溶接部の構造
強度健全性の確保のために、支持材の半径方向のたわみ
性を大きくしておくことが有効である。
【0027】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
においては、ノズルスカートをシェル構造として両シェ
ル間を複数本の支持材で接合すると共に冷却媒体の通路
を形成するようにしたので、従来と同じくノズルスカー
トとしての機能を有すると共に、その製造も板金構造と
することが可能となり、又支持材の接合もスポット溶接
を採用することができるようになり、従来のチューブ集
合体の構造と比べると製作の手間や費用面で大幅な合理
化がなされるものである。
【0028】又、構造が簡単であるため、冷却媒体の出
口をノズルスカートの中央部付近とするダンプクーリン
グ方式にも容易に適用することができる。
【0029】更に、支持材を半径方向にたわみやすい断
面形状としたので半径方向の応力を吸収しやすい構造と
なり構造面での安全性が確実に確保されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るノズルスカートの断
面図の1部である。
【図2】本発明の第2実施例に係るノズルスカートの断
面図の1部である。
【図3】本発明の第3実施例に係るノズルスカートの断
面図の1部である。
【図4】本発明の第4実施例に係るノズルスカートの断
面図の1部である。
【図5】本発明の第5実施例に係るノズルスカートの断
面図の1部である。
【図6】本発明の第6実施例に係るノズルスカートの断
面図の1部である。
【図7】本発明の他の応用例を示すダンプクーリング方
式のノズルスカート全体の縦断面図である。
【図8】従来のノズルスカートの全体の縦断面図であ
る。
【図9】図8におけるA−A断面図である。
【図10】図9におけるB部拡大図である。
【符号の説明】
1 ノズルスカート 2 支持材(1) 3 支持材(2) 4 支持材(3) 5 支持材(4) 6 支持材(5) 7 支持材(6) 8 内側軸対称シェル 9 外側軸対称シェル 30 スポット溶接(外側) 31 スポット溶接(内側) 32 通路(1) 33 通路(2) 34 通路(3) 35 通路(4) 36 通路(5) 37 通路(6)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズルから噴出する高温燃焼ガスにさら
    される内側シェルと、同内側シェルよりも大きな径で同
    内側シェルと間隙を保って同心状に配置される外側シェ
    ルと、前記間隙で円周方向に複数本配置され、前記内側
    シェルと外側シェルを結合すると共に、同円周方向を区
    切り、軸方向に複数本の通路を形成する複数の支持材と
    を具備してなり、前記通路に冷却媒体を流すことを特徴
    とするノズルスカート。
  2. 【請求項2】 前記内側シェルは外側シェルよりも出口
    側で短く、冷却通路の出口が前記外側シェルの出口側よ
    りも内側に配置してなることを特徴とする請求項1記載
    のノズルスカート。
  3. 【請求項3】 前記支持部材の断面形状は内側及び外側
    シェルに同シェルの半径方向と一致する直線部を有しな
    い形状で取付けられていることを特徴とする請求項1又
    は2記載のノズルスカート。
JP7704494A 1994-04-15 1994-04-15 ノズルスカート Withdrawn JPH07279761A (ja)

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JP7704494A JPH07279761A (ja) 1994-04-15 1994-04-15 ノズルスカート

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JP (1) JPH07279761A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7188417B2 (en) * 2002-06-28 2007-03-13 United Technologies Corporation Advanced L-channel welded nozzle design

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010703