JPS62733A - 燃焼器ライナ− - Google Patents

燃焼器ライナ−

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JPS62733A
JPS62733A JP61097018A JP9701886A JPS62733A JP S62733 A JPS62733 A JP S62733A JP 61097018 A JP61097018 A JP 61097018A JP 9701886 A JP9701886 A JP 9701886A JP S62733 A JPS62733 A JP S62733A
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JP
Japan
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wall
liner
annular
combustor
combustor liner
Prior art date
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Application number
JP61097018A
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English (en)
Inventor
イー・ジヤツク・スウイート
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Original Assignee
Avco Corp
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/1234—Honeycomb, or with grain orientation or elongated elements in defined angular relationship in respective components [e.g., parallel, inter- secting, etc.]
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 ガスタービンエンジンは、圧縮機と、燃焼器と、タービ
ンを備えており、燃焼器へ送られる燃料は、圧縮機から
供給される圧縮空気と反応して燃焼する。燃焼生成ガス
は、燃焼器から高速かつ高圧下でタービンへ送られ、タ
ービンブレードにぶつかってブレードを回転させ、それ
によって、エンジンの推力を創生し、かつ、圧縮機を作
動させる仕事をする。
圧縮機から燃焼器へ接近してくる圧縮空気は、通常、３
６０°〜６４０°Ｃ（７００’Ｆ〜１２００”Ｆ）の温
度を有しているのに対し、燃焼器内で生成される燃焼ガ
スは、通常、１９２８°〜２２０８°Ｃ（３５００°〜
４０００″Ｆ）の温度を有している。
燃焼ガスを高い温度に維持すれば、性能向上の利点が得
られるが、圧縮空気をエンジン全体の冷却目的のために
使用することには性能上の不利益を伴う。
作動温度を高いレベルに維持し、冷却目的のために振り
向けられる圧縮空気の量を最少限にすることが望ましい
が、構造的損傷を防止するために燃焼器の壁を冷却しな
ければならない。その冷却の僅かな一部分は、比較的低
温の圧縮空気を燃料と混合させる前に燃焼器の外表面に
近接させて通すことによって達成される。しかじなか・
ら、大抵の従来のエンジンにおいては、そのような圧縮
空気の外側流れでは、燃焼器の冷却をほとんど行うこと
ができない。詳述すれば、燃焼器の実質的ｄ外側冷却を
達成するには圧縮空気の速度を極めて速くしなければな
らない。しかしながら、燃焼器ライナーの周りの圧縮空
気通路のサイズ（断面積［を圧縮空気の流れを高速にす
るように定めたとすると、それは、また、該ライナーの
長手方向でみて相当大きな圧力降下をもたらし、従って
、圧縮空気通路の下流端近くで燃焼器に流入するところ
では圧縮空気の圧力が不十分になってしまう。反対に、
圧力降下を最少限にするように圧縮空気通路のサイズを
定めると、空気の速度が遅くなり、所要の冷却作用が得
られなくなる。
上記のことに鑑みて、従来のエンジンの燃焼器壁の冷却
は、一般に、圧縮機の吐出空気の一部分を燃焼器の壁を
通して通流させることによって行われている。例えば、
従来の燃焼器においてはその内側表面から冷却を行うた
めに燃焼器の壁に多数の小穴が環状の列をなして設けら
れている。また、燃焼器の内側表面に隣接する冷却空気
の薄膜を形成するために燃焼器の壁に適当な構造物（例
えばスプツツシ為リング）が設けられている。しかしな
がら、冷却空気の薄膜の効果は、すぐに消散してしまう
ので、燃焼器の壁の長手に順次に数）　列の冷却空気膜
を設けなければならない。それらの冷却空気膜の列の間
隔は、エンジンの作動特性に応じて定められるが、大抵
の場合、各列は軸方向に１〜５インチ（２，５４〜Ｚ６
２ｅＩＲ）の間隔で配置される。
しかしながら、燃焼室の内側からではなく、外部から行
われる燃焼壁冷却の量をできるだけ多くすることが望ま
しいことは古くから知られている。
大抵の場合、外部冷却は、燃焼壁内に冷却空気チャンネ
ルまたは溝を形成することによって行われている。その
ような従来技術は、米国特許４．２９２，８１０号、４
，２９６，６０６号、４．ｉ２，９４０号および４，３
１５，４０６号に開示されている。略述すれば、これら
の従来技術は、燃焼器の壁を二！！壁等の積層壁として
＃壁内に複数の曲りくねった空気通路を設けることに向
けられている。積層壁の各層の一方の面に溝列が形成さ
れ、該層に穿設された水死の各穴が溝列の溝に連なるよ
うになされている。これらの層は、１つの層の溝および
穴がそれに隣接する層の穴および溝に周期的に連通する
ように配置されている。
上記米国特許第４，２９２．８１０の変型例、および米
国特許４．４１４．８１６号および４．４８へ４３６号
においては、積層壁の各層を間隔をおいて配置し、それ
らの間に内部反せ板を設けることが教示されている。こ
れらの先行特許に開示された構成は、壁を通しての熱伝
導よりも、燃焼器内での冷却空気膜の対流による冷却作
用に依存していると考えられる。
即ち、それらの構造は、質量が大きく、製造費が高くな
るばかりでなく、燃焼器の壁全体に均一な熱伝達特性を
与えることができない。また、圧縮空気を燃焼器へ通す
通路における圧力降下が大きく、従って、燃焼器内での
圧縮空気と燃料の混合パターンを望ましくない態様とす
る場合がある。
発明の目的 従って、本発明の目的は、燃焼器壁を通して通流させる
圧縮空気によって容易に、効果的に冷却することができ
る燃焼器壁を提供することである。
本発明の他の目的は、冷却目的のために燃焼器壁に通さ
れる空気の流れパターンを効果的な望ましいパターンと
する燃焼器壁を提供することである。
本発明の他の目的は、軽量で、かつ、強固な燃焼器壁を
提供することである。
本発明の更に他の目的は、容易に、かつ、安価に製造す
ることができる燃焼器壁を提供することである。
大ｎ　ＨＥ箇面Ｌ−、油筒　９品７奇　　　溝挑舅＾勿
「導〒＝ｌ＾各段階において品質管理の点検を容易に行
うことができる燃焼器壁を提供することである。
本発明の他の目的は、空気の速度および圧力降下を所望
のレベルに維持することができ、燃焼器内での空気と燃
料の混合を適正にする燃焼器壁を提供することである。
本発明の他の目的は、空気を燃料との混合を適正にする
ように差向けることができる孔を容易に設けることがで
きる燃焼器壁を提供することであるＯ 本発明は、内側壁と、内側壁から半径方向に離隔した外
側壁と、両者の間に配設されたハネカム構造体とから成
る複合壁を有する燃焼器ライナー壁を提供する。このハ
ネカム構造体は、それぞれ半径方向の軸線・を有する複
数のハネカムセルを画定し、内側壁および外側壁に隣接
して交互に間隙列を形成するように構成される。冷却空
気は、それらの間隙を通る際内側方向から外側方向へ交
互に偏向する。ここでいう「外側」とは、燃焼器の内部
即ち燃焼が行われる場所に対する相対位置を表わす。
このハネカム構造体は、セルを画定するように互いに順
次に結合された複数の波形帯片から形成することができ
る。隣り合う交互の帯片を燃焼器の内側壁に接触させて
外側壁からは離隔させ、他の交互の帯片を外側壁に隣接
させて内側壁からは離隔させる配置とすることができる
。このような実施例では、冷却空気を瞬り合う波形帯片
の下側と上側を交互に通過させ、従って、半径方向に効
果的に曲りくねって通す空気流路配列を画定する。
更に、この燃焼器壁を通る空気は、ハネカムの１つのセ
ルから次のセルへ順次に移動するごとに連続的に軸方向
および円周方向の方向転換を受ける。
本発明のハネカム構造体は、燃焼器ライナー壁の内側壁
に固定することが好ましく、その取付けは、ハネカム構
造体内への熱伝達を良好にするように幅広のすみ肉で溶
接またはろう付けすることによって行うことができる。
外側壁は、単に、冷却空気を通すチャンネルを画定する
カーフンとしての機能を果すだけのものとすることがで
きる。従って、外側壁は、極めて薄い軽量材料で形成す
ることができる。外側壁はハネカム構造体の一部分に接
触させるべきであるが、必ずしもそれに固着させる必要
はない。例えば、溶接またはろう付けによって固着した
ハネカム構造体を有する内側壁を外側壁に対して押圧ま
たは固定することができる。
ハネカム構造体は、任意所望のハネカムセルを形成する
ものとすることができる。ここに例示された好ましい形
は、六角形のセルを有する標準的ハネカム構造体である
が、正弦波状の壁から成るセルであってもよく、あるい
は長方形または六角形のセルであってもよい。
本発明の燃焼器ライナー壁（単に、「ライナー」とも称
する）は、上記複合ハネカム構造壁から成るほぼ環状の
セクション（区分体）を複数個組合わせることによって
構成される。各環状セクションは、単体の環状内側壁と
単体の環状外側壁と、ａ＋齢の凰体′Ｎｉ壮津形帯片と
で淑慮１、ても上ビ　ふるいは、複数個の円弧分節体を
結合することによって構成してもよい。各隣り合う環状
セクションは、互いに半径方向にずらせ、空気の流れ方
向でみて下流側のセクションが上流側のセクションより
半径方向外方に位置するように配置することが好ましい
。各セクションの上流端には、外側壁に隣接した一連の
間隙列を設け、下流端には内側壁に隣接した一連の間隙
列を設ける。波形帯片から形成されたハネカム構造体を
有する実施例では、ライナー壁の各セクションは、同数
の半径方向内方の波形帯片と半径方向外方の波形帯片を
有する。
各セクションの１番目の、即ち、上流端に位置する帯片
は燃焼器ライナーの内側壁に接触している。
従って、各セクションの最後の帯片は外側壁に接触して
いる。
隣り合うセクションの半径方向のずれは、各セクション
の上流端にほぼ環状の間隙を画定するのに十分な大きさ
とする。この間隙は、隣り合うライナーセクションのそ
れぞれの外側壁と外側壁との間に画定される。間隙の半
径方向の寸法は、工ンジンの冷却要求に応じて慎重に選
択される。かくして間隙は、ライナーセクションへの空
気の流入量を制御することができる。空気は、外側間隙
の１番目の円周列を通って流入することによりライナー
セクション内へ入り、内側間隙と外側間隙を交互に通る
ことにより上向き流れと下向き流れとが交互するパター
ンで進む。空気は、各ライナーセクションの下流端から
燃焼器内へ入る。詳述すれば、空気は、各セクションの
下流端の内側間隙列から流出し、次の下流側ライナーセ
クションの内側壁の上流端に近接したところで燃焼器内
へ入る。
本発明の燃焼器ライナー壁は、軽量で、製造が容易であ
る。しかも、このライナー壁によって達成すべき冷却量
は、ハネカム構造のセル寸法を適当に選択することによ
って慎重に制御することができる。冷却量は、ハネカム
構造体を通って流れる冷却空気の体積、速度および圧力
効果の関数であるが、本発明のノ・ネカム構造は、十分
に許容しうる程度のライナー壁の厚みで空気の速度およ
び圧力降下を所要のレベルに維持するのに有効であるこ
とが判明している。更に、ハネカムセルの寸法および各
セクションの軸方向の長さを変えることによって冷却特
性をきめ細かく制御することができる。
本発明の八本カム型燃焼器ライナーは、その他にも幾つ
かの重要な利点を有している。例えば、先に述べたよう
に、ライナーの外側壁は、ハネカム構造体の外側部分に
固着する必要はなく、製造工程の最後に環状外側壁を単
にハネカム構造体の周りに巻きつけて外側壁の両端を連
結すればよい。
従って、ハネカム構造体全体が、製造工程の最終段階ま
で外部から目視することができる。この特徴は、本発明
のライナーの製造工程全体を通して良好な品質管理のた
めの点検を実施するのに好都合である。
本発明の燃焼器ライナーは、圧縮空気を燃焼器内で燃料
と混合させるための比較的大きい入口に近接したところ
での特別な製造工程を必要としない。詳述すれば、ライ
ナーの任意所望の部位に孔を穿設し、その孔に適当な寸
法の管を挿入して溶接等によって固定し、この管に適当
なノズル等を挿入すれば、燃料器内での空気と燃料の適
正な混合を達成することができる。
また、本発明のライナーを通る冷却空気の速度は速くす
ることができ、しかも、圧力降下を所望のレベルに抑え
ることができるが、燃焼器内で燃料と混合させるための
圧縮空気の主流゛の圧力降下にほとんど影響を及ぼさな
いようにライナー内を通る空気の量をきめ細かく制御す
ることができる。
実施例の説明 第１図には、ガスタービンエンジン１０の一部分が概略
的に示されている。ガスタービンエンジン１０は、圧縮
機（図示せず）と、燃焼器１２と、タービン１４を備え
ている。圧縮機は、タービン１４によって駆動され、空
気を吸り（して圧縮し、圧縮空気を燃焼器１２へ送る。
圧縮機から吐出された空気は、孔１６．１８．２０．２
２を通して燃焼器１２内へ導入される。燃料はノズル２
４を通して燃焼器１２内へ噴射される。燃焼器内での燃
料と空気の燃焼によって生じたガスは、タービン１４に
向けられ、タービンブレード２６に当ってそれらを回転
させる。タービンブレード２６の回転は、エンジン１０
に推力を与えるとともに、圧縮機を作動させるための動
力を提供する。
先に説明したように、燃焼器１２の壁即ちライナー２７
は、その構造的損傷を防止するのに十分なだけ低い温度
に維持しなければならない。また、圧縮機から燃焼器１
２へ流れる空気は、燃焼器１２内で空気と燃料の適正な
混合を達成するのに十分な圧力レベルに維持されていな
ければならない。従って、圧縮機から燃焼器へ流れる空
気の圧力降下は、大き過ぎてはならない。しかしながら
、先に説明したように、圧力降下を慎重に制御しなけれ
ばならないがために、燃焼器ライナー２７を冷却するこ
とが困難であり、従来の方法はいずれも欠点を有してい
た。
例えば、第２人図に示された従来の燃焼器ライナー２日
は、外側層５０と内側層３２から成る積層構造である。
外側層に穿設された通し孔３４が該層の内側面に形成さ
れた縦方向の溝３６に連通している。同様にして、内側
】５２、に穿設された通し孔３８は該層の外側面に形成
された横方向の溝４０に連通している。溝３６と４０と
は互いに交差して格子状をなしている。第２Ａ図に矢印
で示されるように圧縮機からの圧縮空気は、孔５４から
溝３６に入り、次いで溝４０に流入し、孔３８を通って
燃焼器内へ入る。
このライナー２８は、製造が困難で、製造費が高く、シ
かも、ライナ−２８全体に亘って均一な冷却を施すこと
ができないことが判明している。
更に、燃焼器内で燃料と混合させるために圧縮空気の主
流を通す孔１６〜２２の配置によっては設計上の特別な
配慮を行わねばならないことも判明している。
第２Ｂ図に示された別の型式の従来の燃焼器ライナー４
２は、該ライナーを貫通して圧縮器に連通ずる複数の孔
４４を有している。これらの孔４４は、ごく少量の冷却
空気を燃焼器へ通すように寸法づけされており、孔４４
を通って流れる空気がライナー４２の内側表面４６に沿
って薄い空気膜を形成するようになされている。その薄
い空気膜が対流によってライナー４２を冷却する。
本発明の燃焼器ライナー５０は、第３〜８図に示されて
いる。ライナー５０は、内側壁５４と、ハネカム構造体
５２と、外側壁６８とから成る。
ハネカム構造体５２は、内側壁５４に固着されており、
複数対の波形帯片から成る。各１対の帯片は、内側配置
の波形帯片５６と外側配置の波形帯・片５８である。内
側配置の波形帯片５６（以下、単に「内側帯片」と称す
る）は、内側壁５４に固着されているが、外側配置の波
形帯片５８（以下、単に「外側帯片」と称する）は、内
側壁５４からは離隔している。詳述すれば、各外側帯片
５８は、第３．５および６図に示されるように、一定間
隔の接触部６０において同じ対の内側帯片５６に固。
定され、かつ、一定間隔の接触部６２において隣りの対
の内側帯片５６に固定されている。かくして、ハネカム
構造体は、複数の六角形のハネカムセル６４を画定する
。各七〃の６辺の壁のうち２つは、内側壁５４から離隔
し、第３．５．６図に矢印で示されるように冷却空気を
蓬すための内側間＠６６を画定している。
外側壁６８は、外側帯片５８に隣接しそれに接触するよ
うにして取付けるべきであるが、外側帯片に必ずしも固
着させる必要はない。また、外側壁６８は、燃焼器ライ
ナー５８において重要な構造上の支持体の役割を果すわ
けではないので、内側壁５４より軽い材料で形成するこ
とができる。
外側壁６日の主たる機能は、内側帯片５６の側縁との間
に外側間ｖａ７０を画定することである。かくして、ラ
イナー５０は、冷却空気のための複雑な流路を形成する
。即ち、冷却空気は、外側間隙７０と内側間隙６６を交
互に通り、内方および外方へ向きを波状に偏向しながら
流れる。このような波状に曲りくねった冷却空気の流れ
は第５．６図に示されるように全体的に軸方向に向って
いるが、第３図に示されるように規則的に円周方向に分
岐し、一層複雑な流れパターンを創生ずる。かくして得
られる複雑な流れパターンは、十分な混合および乱流を
生じ、その結果一定の圧力降下を生じる。
先に述べたように、各波形帯片５６と５８は互いに同じ
形状であり、対をなして結合されるとセル６４を画定す
るようになされている。セル６４は、図示の実施例では
六角形であるが、他の形状であってもよく、帯片５６．
５８の波形パターンを変えることによっているいろな形
のセルが得られることは明らかであろう。例えば、帯片
５６．５８は、正弦状の波形とすることができる。
このライナーの好ましい製造方法は、第３図を参照して
説明することができる。まず、はぼ平坦な状態に保持し
た内側壁５４に各内側帯片５６を固着する。この固着は
、両者の結合部にすみ肉７２が形成されるような態様で
溶接またはろう付け等によって行うのが好ましい。ライ
ナー製造工程のこの時点では、内側帯片５６と内側壁５
４との接触線には全く障害物が存在しないので、溶接ま
たはろう付けおよび爾後の品質管理のため点検を行うの
を容易にする。内側帯片５６を内側壁に固着した後、外
側帯片５８を接触部６０．６２において内側帯片５６に
固定する。先に述べたように、それによって内側壁５４
と外側壁５，８との間に内側間＠６６が画定される。別
法として、内側帯片５６と外側帯片５８とを先に結合し
た後、内側帯片を内側壁５４に固着してもよい。次に、
平坦な状態の内側壁５４をエンジンに取付けるのに適合
した環状形態に湾曲させる。この時点でもなお、内側壁
５４と帯片５６．５８の構造体全体は、その湾曲操作に
よって構造上の損傷が生じたかどうかを確かめるために
容易に目視することができる。内側壁５４を環状形態に
適当に固定した後、外側壁６８を巻きつけて外側帯片５
８に接触させ、外側壁の両端を単に結合して継目を形成
することによって巻きつけ状態に保持する。
小型エンジンなどの場合には、ハネカム構造体５２を複
数の継目のない環状波形部材によって形成することが望
ましい場合がある。その場合は、それらの環状波形部材
を互いに並置して結合し、それによって筒状のハネカム
構造体を形成し、該ハネカム構造体を環状内ｇＩｊ壁に
滑り嵌めし、溶接することができる。
上述した燃焼器ライナー５０は、燃焼器の囲壁の１つの
軸方向のライナーセクション（区分体）を構成するもの
とし、複数のライナーセクションを第４〜６図に示され
るように軸方向に並置結合してライナー全体を構成する
ことが好ましい。各ライナーセクションは、複数対の内
側帯片５６と外側帯片５８を有する。内側帯片と外側帯
片とは同数である。各ライナー七りシ目ンは、その上流
端７４（冷却空気の流れ方向でみて上流側の端部）が内
側帯片５６によって画定されるようにエンジン内に配設
する。従って、各ライナーセクションの下流端７６は外
側帯片５８によって画定される。
更に、各ライナーセクションを隣り合うライナーセクシ
ョンから半径方向にずらして配置し、上流端７４の外側
間１１［７０が圧縮機から吐出される所定量の圧縮空気
を受容することができるようにする。この半径方向のず
れは、また、第４〜６図に示されるように、冷却空気を
各ライナーセクションの下流端７６の内側間隙６６から
燃焼器内へ排出させ、内側壁５４の熱い側の面を空気膜
により冷却することができるようにする。
第８図を参照して説明すると、本発明のライナー５０の
構造においては、燃焼器内で燃料と混合させるための圧
縮空気の主流を通すための通し孔１６．１８．２０，２
２（第１図をも参照）を容易に設けることができる。例
えば、ライナー５０の適当な部位に適当な径の孔７７を
ドリルなどによって穿設し、孔７７に鎖孔の直径にほぼ
等しい外径ａを有する管７８を挿入して固定すればよい
。
孔７７の位置は、帯片５６．５８に対する位置関係を考
慮する必要はなく、必要な個所に自由に定めることがで
きる。また、第３図に示されるように冷却空気の流路は
多肢に亘っているので、管７Ｂの存在が冷却空気の流れ
に殆んど影響を及ぼさない。
第９図は、本発明の別の実施例による燃焼器ライナーを
示す。この実施例は、複数の環状のハネカムライナーセ
クション１５Ｄｔｒ−取付けるこｋができる構造体支持
力を有する外側壁１６８を備えている点で先の実施例と
異る。この外側壁１６８の上流端部分は、軸線方向に下
流側へ進むにつれて徐々に半径方向の寸法が大きくなっ
ている（即ち、半径方向外方へ少しづつ拡開している）
。外側壁１６８のこの上流端部分に圧縮機からの空気を
導入するための入口孔１７０が穿設されている。
入口孔１７０の寸法は、制御された所定量の冷却空気を
ライナー内へ導入するように選定される。
外側壁、１６８は、また、内側支持張出し部材１７２を
儒えている。張出し部材１７２は、以下に説明するよう
にハネカムライナーセクション１５０を支持するための
ものである。
ハネカムライナーセクション１５０は、内側壁５４と、
先の実施例におけるのと同様に内側壁に固着された複数
の内側配置の波形帯片５６と、接触部６０において内側
帯片５６に固定されてハネカム構造を形成する複数の外
側配置の波形帯片５８とから成る。ハネカムライナーセ
クション１５０は、先に説明したように、単一の平坦な
ハネカムライナーセクションを環形状に曲げることによ
って形成することもでき、あるいは、複数個の円弧状分
節体を連結することによって環−状のハネカムライナー
セクションとすることもできる。
ハネカムライナーセクション１５０は、その内Ｉａｍの
一端を張出し部材１７２上に装置させ、内側壁の他端を
ボルト１７４およびばねクリップ１７６によって外側壁
１６８に固定することによって、外側壁に当接固定する
ことができる。詳述すれば、ばねクリップ１７６は、ボ
ルト１７４のヘッド１７８と協同して各ハネカムライナ
ーセクションの下流端を外側壁に圧接保持する働きをす
る。
第３〜８図に示されたライナー５０の正確な性能は、ラ
イナーの各部材の寸法によって定められる。従って、ラ
イナー５０の各構成部材の寸法は、エンジンの性能特性
に従って選定される。エンジンの要件に従って変更する
ことができるパラメータとしては、第５図に示される各
ライナーセクションの軸線方向の長さｌと、各セルの軸
線方向の寸法ｄがある。各ライナーセクションの各段の
セルの数は、長さｌ÷（各セルの寸法ｄ十各セルの壁厚
×２）に等しい。本発明のライナーを用いて行ったいろ
いろな分析テストの結果が第１０〜１３図に示されてい
る。まず、ｆＪ１０図を参照して説明すると、このグラ
フは、冷却空気の温度と間隙の寸法ｇとの関係を示して
いる。グラフの曲線８０．８２．８４．８６の相対寸法
パラメータは下記の表１に示されている。
表　　１ ６ｏ、”９ｏ　　Ｑ、１２５　８　　ｔＱ８０＄２／９
２　　（Ｌ２５０　４　　ｔ０４０ｆ３４／９４　　α
３７５　３　　ｔ１５５９６／９６　　α３１２５　３
　　Ｑ、９６７第１０図の水平点線８８は、燃焼器のラ
イナー撤の最高許容温度である１６００”Ｆ（８７８℃
）に相当する。このテストでは、燃焼器内の燃焼ガスの
温度は３ＢＯＯ’Ｆ（２０９６℃）であり、圧縮機から
の吐出空気の温度は７３４″Ｆ（３７９℃）であった。
要約すれば、第１０図は、いろいろなセル寸法および間
隙寸法においてライナーの最高温度を許容限度内に維持
することができることを示している。
第１１図は、冷却空気の流量とライナーのいろいろな実
施形態の間隙寸法どの関係を示す。第１１図のグラフ曲
線９０〜９６は、それぞれ、表１に示された第１０図の
曲線８０〜８６によって表わされたライナー構造に対応
している。要約すれば、第１１図は、第１０図に示され
た各ライナー壁の冷却特性ｗｅは、０．８０１　ｂ／　
ｓ　（０，５６ｋｙ／畠）の冷却空気流量で達成するこ
とができることを示している。この流量は、同じ条件下
で作動する標準的な熱バリヤ被覆ルーバにおいて必要と
される１１６　ｔｈ／＋＋（０，５２２ｋｙ−／ｓ）の
冷却空気流量をはるかに下回っている。
第１２．１３図は、それぞれ第１０．１１図と同様のグ
ラフであり、上記の作動温度と同じ作動温度でテストし
た結果を示す。このテストの対象とされたライナーは、
下記の表２に示されるように長さ１が長いか、あるいは
、セルの数が多い。
表２ １００／１１０　　α１２５　１２　　ｔ６２０１０２
／１１２　　α２５０　６　　ｔ５６０ｊ０４／１１４
　　α５１２５　５　　ｔ６１５１０１５／１１（Ｓ　
　ｒ：１．３７５　４　１５４０やはり、これらのグラ
フは、ライナーセクションの軸線方向の長さｌを長くし
た場合でも、同じ条件下で作動する標準的な熱バリヤ被
覆ルーバにとって必要とされる冷却空気流量より相当に
低い流量で許容範囲の冷却を達成しうることを示してい
る。これらのテストは、また、作動温度が高い場合は、
間隙寸法ｇをα０２〜α０６インチ（ｒｌ、５０８〜１
５２４ｍｍ）の範囲にとどめるとすれば、各ライナーセ
クションの長さｌを短くしなければならないことを示し
ている。しかしながら、実際は、４ＧＯＯ’Ｆ（２２２
２℃）もの高い作＃渇度において、比較的長さ１の長い
ライナーセクションを用いても、α０８インチ（２，ｏ
ｓ２ｍｍ）の間隙寸法で十分に許容しつる冷却が得られ
た。
上記の実験結果から分るように、本発明のライナー内に
おける冷却空気の独特の乱流パターンは、従来構造のも
のに比べて優れた冷却効果を提供する。しかも、先に説
明したように、本発明の独特のライナー構造は、強固で
、軽量であり、製造費が安い。
要約すれば、本発明の燃焼器ライナーは、内側壁と、ハ
ネカム構造体と、外側壁とから成る。ハネカム構造体は
、内側壁に固着されている。外側壁は、ハネカム構造体
に接触させるが、必ずしもそれに固着させる必要はない
。ハネカム構造体は、互いに並置した内側配置の波形帯
片と外側配置の波形帯片とで対をなす、複数対の波形帯
片から成り、内側帯片と外侮帯片とは半径方向にずらさ
れている。従って、外側壁と内側帯片との間に外側間隙
が画定され、内側壁と外側帯片との間に内側間隙が画定
される。この独特のパターンにより、冷却空気は、全体
として軸方向に流れながら、外方および内方へ交互に進
路転換され、かつ、円周方向にも分妓されるので、十分
に混合され、ライナー全体に均一に分配される。この燃
焼器ライナーは、複数のライナーセクションを並置連結
することによって構成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はガスタービンエンジンの燃焼器の一部分の概略
図、第２人図および第２Ｂ図は、それぞれ従来の燃焼器
ライナーの一部分の断面図、第３図は本発明の燃焼器ラ
イナーの一部分の透視図、第４図は本発明のライナーの
複数個のライナーセクションの一部切除された透視図、
第５図は第４図の線５−５に沿ってみた断面図、第６図
は第４図の線６−６に沿ってみた断面図、第７図は第４
図の線７−７に沿ってみた断面図、第８図は、本発明の
ライナーセクションの断面図、第９図は本発明の別の実
施例によるライナーの断面図、第１０図は本発明の特定
構造の２イナー壁の間隙と作動温度との関係を表わすグ
５−７、第１１図はライナー壁の間隙と冷却空気流量の
関係を表わすグラフ、第１２図は本発明による別の特定
構造のライナー壁の間隙と作動温度との関係を表わすグ
ラフ、第１３図はライナー壁の間隙と冷却空気流量の関
係を表わすグラフである。 ５２：ハネカム構造体 ５４：内側壁 ５６：内側配置の波形帯片 ５８：外側配置の波形帯片 ６０．６２：接触部 ６４：ハネカムセル ７２：すみ肉 １７０：入口孔 １７２：張出し部材 １７４：ポルＦ １７６：はねクリップ ＦＩＧ、２巳 η ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７　。 ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、１１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）環状内側壁と、該内側壁から半径方向に離隔した環
    状外側壁と、両者の間に配設された環状ハネカム構造と
    から成り、該ハネカム構造体は、複数の半径方向の軸線
    を有するハネカムセルを有し、ハネカム構造体の該各セ
    ルに近接した一部分は外側間隙を画定するように前記外
    側壁から半径方向に離隔し、ハネカム構造体の各セルに
    近接した他の部分は内側間隙を画定するように前記内側
    壁から半径方向に離隔しており、それによって、燃焼器
    ライナーを冷却するために冷却空気を該内側間隙と外側
    間隙を交互に通して通流させることができるようにした
    ことを特徴とする燃焼器ライナー。 ２）前記ハネカム構造体は、複数の波形帯片で形成され
    ている特許請求の範囲第１項記載の燃焼器ライナー。 ３）前記波形帯片は、複数対の組合せとして配置され、
    各１対は内側に配置された帯片と外側に配置された帯片
    であり、該各波形帯片は環状であり、該内側配置の波形
    帯片は該内側壁に接触しているが該外側壁からは離隔し
    、該外側配置の波形帯片は該外側壁に接触しているが、
    内側壁からは離隔している特許請求の範囲第２項記載の
    燃焼器ライナー。 ４）前記内側配置の波形帯片は、前記内側壁に固着され
    ている特許請求の範囲第３項記載の燃焼器ライナー。 ５）前記内側配置の波形帯片は、複数の金属すみ肉を介
    して前記内側壁に固着されている特許請求の範囲第４項
    記載の燃焼器ライナー。 ６）前記すみ肉は溶接またはろう付け材である特許請求
    の範囲第５項記載の燃焼器ライナー。 ７）前記ハネカム構造体のセルはほぼ六角形である特許
    請求の範囲第１項記載の燃焼器ライナー。 ８）複数の環状ライナーセクションから形成された燃焼
    器ライナーであって、 該各ライナーセクションは、環状内側壁と、該内側壁か
    ら半径方向に離隔した環状外側壁と、両者の間に配設さ
    れた環状ハネカム構造とから成り、該ハネカム構造体は
    、複数の半径方向の軸線を有するハネカムセルを有し、
    ハネカム構造体の該各セルに近接した外側部分は外側間
    隙を画定するように前記外側壁から半径方向に離隔し、
    ハネカム構造体の各セルに近接した内側部分は内側間隙
    を画定するように前記内側壁から半径方向に離隔してお
    り、それによって、燃焼器ライナーを冷却するために冷
    却空気を該内側間隙と外側間隙を通して通流させること
    ができるようにしたことを特徴とする燃焼器ライナー。 ９）前記各ライナーセクションはそれに隣接するライナ
    ーセクションから半径方向にずらされている特許請求の
    範囲第８項記載の燃焼器ライナー。 １０）前記各ライナーセクションは軸方向に対向する上
    流端と下流端を有しており、前記ハネカム構造体は、該
    上流端に隣接して複数の前記外側間隙を画定し、該下流
    端に隣接して複数の前記内側間隙を画定するようになさ
    れている特許請求の範囲第８項記載の燃焼器ライナー。 １１）隣り合うライナーセクションの前記外側壁が互い
    に一体に結合されている特許請求の範囲第８項記載の燃
    焼器ライナー。 １２）前記内側壁およびハネカム構造体を前記外側壁に
    押圧するためのばね手段が設けられている特許請求の範
    囲第１１項記載の燃焼器ライナー。 １３）前記外側壁は、内側に位置する張出し部材を有し
    、前記内側壁は該張出し部材に取付けられている特許請
    求の範囲第１２項記載の燃焼器ライナー。 １４）前記ハネカム構造体は、複数の環状の波形帯片か
    ら形成されており、該帯片は複数の対をなして配置され
    、各対は、前記内側壁に取付けられた内側配置の帯片と
    、前記外側壁に隣接した外側配置の帯片である特許請求
    の範囲第８項記載の燃焼器ライナー。 １５）複数の環状ライナーセクションから形成された燃
    焼器ライナーであって、 該各ライナーセクションは、環状内側壁と、該内側壁か
    ら半径方向に離隔した環状外側壁と、両者の間に配設さ
    れた環状ハネカム構造とから成り、該ハネカム構造体は
    、複数対の環状の波形帯片から成り、各１対は、互いに
    固定されてそれらの間に半径方向の軸線を有するセルを
    画定する内側配置の波形帯片と外側配置の波形帯片であ
    り、該各対の波形帯片は、隣接する対の波形帯片にも固
    定されて隣接する対の波形帯片との間に、半径方向の軸
    線を有するセルを画定し、該各内側配置の波形帯片は前
    記内側壁に固着され、該外側配置の波形帯片は該内側壁
    から離隔しており、前記外側壁は前記外側配置の波形帯
    片に接触し、内側配置の波形帯片からは離隔しているこ
    とを特徴とする燃焼器ライナー。
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