(57)【要約】      （修正有）【課題】生じる熱応力を制御する構造を有する、セラミック部材と少なくとも１つの金属部材を有するエンジン用燃焼装置を提供する。【解決手段】燃焼装置は、セラミック燃焼器ライナーなどのセラミック部材と、径方向並びに軸方向において該セラミック部材を支持するための金属リングや複数の金属錐体などの少なくとも１つの金属支持部材を有する。少なくとも１つの金属支持部材は、軸方向又は径方向のスロットなどの構造を有する。【選択図】図１
2006308279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック部材と、
そのセラミック部材を径方向及び軸方向で支持するための、少なくとも１つの金属支持部材とを含み、
その少なくとも１つの金属支持部材は、応力を最小化し、そのセラミック部品に対する金属支持部材のコンプライアンスを増大するための手段を有することを特徴とする、エンジン用燃焼装置。
【請求項２】
前記セラミック部材がセラミック燃焼器ライナーを有し、かつ前記少なくとも１つの金属支持部材が金属リングを有することを特徴とする、請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記金属リングが、上部と、複数のアームでその上部に接続される下部を有し、前記金属リングが、前記セラミック燃焼器ライナーに接触する面を有し、前記応力を最小化し、コンプライアンスを増大する手段が、前記金属リング内の複数の軸方向スロットからなることを特徴とする、請求項２記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記セラミック燃焼器ライナーが複数の開口を有し、その開口のそれぞれが、前記軸方向スロットの１つと一直線になるよう整合され、前記開口と前記軸方向スロットを貫通して、前記セラミック燃焼器ライナーを前記金属リングに固定するための手段をさらに含むことを特徴とする、請求項３記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記金属リング内に配置される下部を有し、前記セラミック燃焼器ライナーと接触する混合気予混合器をさらに含み、前記混合気予混合器の下部は、Ｃ字形チャネルと、前記混合気予混合器と前記セラミック燃焼器ライナーの間を密封するための手段とを有し、前記密封するための手段は前記Ｃ字形チャネル内に配置されることを特徴とする、請求項２記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記密封するための手段が、前記Ｃ字形チャネル内に配置されるセラミックロープからなることを特徴とする、請求項５記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記金属リングが、支持肩部と、その支持肩部上に配置される燃料供給マニホルドと、前記混合気予混合器の周囲を取り囲む下部金属ケーシングとを含んでなることを特徴とする、請求項５記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記マニホルドと前記支持肩部が、前記上部金属ケーシングの第１のフランジ部と、前記下部金属ケーシングの第２のフランジ部との間に配置され、前記第１のフランジ部を前記第２のフランジ部に固定するための手段をさらに含むことを特徴とする、請求項７記載の燃焼装置。
【請求項９】
前記金属リングと前記セラミック燃焼器ライナーの間に、室温において滑り嵌めが存在することを特徴とする、請求項２記載の燃焼装置。
【請求項１０】
前記金属リングが、外側壁と内側壁を有し、かつ、前記セラミック燃焼器ライナーが、室温において前記外側壁と接触し、高温において前記内側壁と接触することを特徴とする、請求項２記載の燃焼装置。
【請求項１１】
前記内側壁が第１の径を有し、前記外側壁が前記第１の径よりも大きい第２の径を有し、前記内側及び外側の壁は、室温において、それらの間に配置された前記セラミック燃焼器ライナーの一部との滑り嵌めが存在するように離間されることを特徴とする、請求項１０記載の燃焼装置。
【請求項１２】
前記外側及び内側の壁が、前記金属リングの下部内に配置されることを特徴とする、請求項１０記載の燃焼装置。
【請求項１３】
混合気予混合器をさらに含み、該混合器はその外側壁内にＣ字形チャネルを有し、そのＣ字形チャネル内にはピストンリングが配置され、それにより、混合気予混合器と前記金属リングとの間が密封されることを特徴とする、請求項１０記載の燃焼装置。
【請求項１４】
前記金属リングの前記外側壁が固定手段を受容するためのねじ山を設けた経路を有し、その固定手段を前記セラミック燃焼器ライナー中の少なくとも１つの開口に通すことによって、前記金属リングを前記セラミック燃焼器ライナーに固定することを特徴とする、請求項１０記載の燃焼装置。
【請求項１５】
前記応力を最小化し、コンプライアンスを増大するための手段が、前記金属リングの周囲において間隔を置いて設けられた複数のコンプライアントタップからなることを特徴とする、請求項２記載の燃焼装置。
【請求項１６】
前記応力を最小化し、コンプライアンスを増大するための手段が、前記金属リングと前記セラミック燃焼器ライナーの内側面の間に配置された外側のばね要素と、前記セラミック燃焼器ライナーの外側面に隣接して配置された内側ばね要素と、その内側ばね要素の外側に配置されたクランプリングとからなり、前記それぞれのばね要素と前記クランプリングが、前記セラミック燃焼器ライナーの開口と一列に配置された複数の開口を有し、手段をその一列に配置された開口に貫通させることによって、前記クランプリングと前記ばね要素が前記セラミック燃焼器ライナーに接合されることを特徴とする、請求項２記載の燃焼装置。
【請求項１７】
前記ばね要素が、圧縮したにおいて自由に伸長するようセグメント化されることを特徴とする、請求項１６記載の燃焼装置。
【請求項１８】
前記ばね要素が波形であることを特徴とする、請求項１６記載の燃焼装置。
【請求項１９】
前記セラミック部材がセラミック燃焼器ライナーを含んでなり、かつ、前記少なくとも１つの金属支持部材が外側錐体と内側錐体を含んでなり、前記応力を最小化し、コンプライアンスを増大するための手段が前記各錐体中に、複数の径方向スロットを有することを特徴とする、請求項１記載の燃焼装置。
【請求項２０】
前記金属の内側錐体が連続的なものであり、かつ前記金属の外側錐体がセグメント化されたものであることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２１】
前記金属の外側錐体が肩部を有し、かつ、その肩部に接触する燃料供給マニホルドを含んでなることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２２】
第１のフランジ部を有する上部金属ケーシングと、第２のフランジ部を有する下部金属ケーシングをさらに含み、前記燃料供給マニホルドと前記肩部がそれら第１のフランジ部と第２のフランジ部の間に配置され、さらに、前記第１のフランジ部は前記第２のフランジ部に固定されることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２３】
前記錐体のそれぞれが中央開口を有し、その中央開口を通り、かつ、前記セラミック燃焼器ライナーの内側面と接触する外側面を有する混合気予混合器をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２４】
前記混合気予混合器が、前記外側面内にＣ字形チャネルと、そのＣ字形チャネル内に配置される手段を有することにより、前記混合気予混合器と前記セラミック燃焼器ライナーの内側面との間を密封し、前記密封する手段はピストンリングからなることを特徴とする、請求項２３記載の燃焼装置。
【請求項２５】
前記金属の外側錐体が少なくとも３つのセグメントからなることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２６】
下部金属ケーシングをさらに含み、前記金属の外側錐体は、その下部金属ケーシングを形成する材料と同一の材料から形成され、前記金属の外側錐体は前記金属の内側錐体に固定されることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２７】
前記錐体と前記セラミック燃焼器ライナーの間に絶縁体を挿入することにより、前記セラミック燃焼器ライナーから前記錐体への熱流を防止し、前記絶縁体はコンプライアントで変形可能な材料であることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２８】
前記セラミック燃焼器ライナーが、前記燃焼装置の温度が周期的に上下するときに熱応力の蓄積を排除するよう、前記錐体に相対して移動可能であることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【請求項２９】
前記セラミック燃焼器ライナーが、前記金属の内側錐体と前記金属の外側錐体の間で挟持されるフレア型錐体部を有し、前記セラミックライナーが、そのフレア型錐体部に隣接する真っ直ぐな円柱状部分と、その円柱状部分に隣接するドーム状部分と、そのドーム状部分に隣接する、径がより大きい円柱状部分を含んでなることを特徴とする、請求項１９記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンなどのエンジンのための燃焼装置に関し、より詳細には、燃焼装置に使用されるセラミック燃焼器ライナー用のコンプライアント金属支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、入口、圧縮機、燃焼器、タービン及び排気装置からなる。燃焼器は、周囲空気を取り込んで、その温度と圧力を上昇させる。燃焼器内の圧縮空気に燃料を添加し、さらにガスの温度を上昇させる。高温のガスは、タービン内で膨張して、圧縮機と発電機などの他の機器を駆動する仕事エネルギーが抽出される。
【０００３】
燃焼器内で生成されるＮＯxを低減するには、炎の温度を低下させることが望ましい。そのためには、リーン混合気が生じるよう燃料に混合する圧縮空気の割合を高くする必要がある。そのようなリーン燃料により、燃焼器ライナーの冷却中に燃焼器ライナーの冷却に必要な空気が低減し、及び／又は圧力損失が増大する。冷却空気の必要性と付随する圧力損失を下げるために、燃焼器ライナー用として耐熱性セラミック材料が提案されている。セラミック材料は、良好な耐熱強度を有するが、その熱膨張係数（ＣＴＥ）は金属のものと比較した場合、非常に小さい。ＣＴＥの不整合によって生じる熱応力により、ガスタービンエンジン内へセラミック燃焼器の挿入について難問が提起される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、生じる熱応力を制御する構造を有する、セラミック部材と少なくとも１つの金属部材を有するエンジン用燃焼装置を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、コンプライアントインターフェース層を使用することにより、取付領域における局部的な接触応力を分散させる、上述のような構造体を提供することである。
【０００６】
本発明のまた別の目的は、セラミック部材と金属部材の両方に対して化学的に非反応性のインターフェース層を使用することにより、セラミック部材と金属部材の間の反応を停止させる上述のような構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的は、本発明によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、エンジン用の燃焼装置が提供される。燃焼装置は、概して、セラミック部材と、径方向と軸方向においてセラミック部材を支持する少なくとも１つの金属支持部材を備え、この少なくとも１つの金属支持部材は、応力を最小化し、セラミック部材に対する金属支持部材のコンプライアンスを増大するための手段を有する。
【０００９】
以下の詳細な説明及び付属の図面において、ガスタービンエンジンのセラミック燃焼器ライナー用のコンプライアント金属支持部材の他の細部、並びにその他の目的及び付随する利点を説明する。図面中の同様の符号は同様の構成要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面を参照すると、図１〜図３は、ガスタービンエンジンなどのエンジンの燃焼装置の一部を図示する第１の実施態様を示している。エンジン内において、燃焼装置は、エンジンの圧縮機セクションとタービンセクションの中間に配置される。燃焼セクションでは、圧縮機セクションからの加圧空気が収容され、既知の方法で燃料と混合される。
【００１１】
図１を参照すると、本発明による燃焼装置１０は、上部金属ケーシング１２と、下部金属ケーシング１４と、混合気予混合器１６と、燃料供給マニホルド１８と、金属支持リング２０と、セラミック燃焼器ライナー２４を具備し得る。図２は、上部及び下部金属ケーシング１２，１４がない状態の図１の燃焼装置１０の分解組立図を示している。
【００１２】
図２から最も良くわかるように、金属支持リング２０は、上部環状部材３２と下部環状部材３４を有する。上部部材３２と下部部材３４は、相互に径方向で離間した複数のアーム３６によって互いに接合される。上部環状部材は肩部２２を有する。燃料マニホルド１８は、肩部２２の上で静止するように配置される。図１と図３で示すように、上部金属ケーシング１２は、第１のフランジ部１３を有し、下部金属胃ケーシング１４は第２のフランジ部１５を有する。燃料マニホルド１８と肩部２２は、第１と第２のフランジ部１３，１５の間で挟持される。フランジ部１３，１５は相互に固定されている。ボルトなどの当業界において既知の適当な手段を用いてフランジ部１３，１５を互いに固定することができ、それにより燃料マニホルド１８と上部環状部材を固定した状態で保持することができる。例えば、必要に応じて、フランジ部１３，１５と、燃料マニホルド１８と肩部２２の一直線上に整合した開口にボルトを貫通させてもよい。
【００１３】
予混合器１６は、下部１７が下部環状部材３４の中央開口部２１を貫通するようにケーシング１２，１４内に配置される。予混合器は、セラミック燃焼器ライナー２４のネック部２５内に取り付けられる。図３からわかるように、予混合器１６は、その下方端部に隣接したＣ字形チャネル２６を有する。Ｃ字形チャネル２６の内部には、ロープシールなどのシーリング要素２８が配置される。シーリング要素２８は、予混合器１６とセラミック燃焼器ライナー２４間を密封するよう、セラミック燃焼器ライナー２４のネック部２６の内面３０に対抗する。
【００１４】
金属支持リング２０は、径方向と軸方向の両方においてセラミック燃焼器ライナー２４を支持する。室温において、金属支持リング２０とセラミック燃焼器ライナー２４の間の滑り嵌めが生じるように寸法公差を設定する。高温においては、金属支持リング２０はセラミック燃焼器ライナー２４よりも膨張するため、両方の間に締まり嵌めが生じる。しまり嵌めによって、セラミック燃焼器ライナー２４に引張り周応力が生じるが、この引張り周応力はセラミック燃焼器ライナー２４の機械的完全性にとって有害である。応力を最小化してコンプライアンスを増大するために、金属支持リング２０は、下部部材３４に形成される相互に離間した複数の軸方向スロット２３を有する。図２Ａと図２Ｂからわかるように、軸方向スロット２３は、Ｕ字形であり底部において開口している。Ｕ字形の開口した軸方向スロット２３を設けることにより、金属支持リング２０とセラミック燃焼器ライナー２４の間で相互運動が可能となる。
【００１５】
相互に離間した複数の開口３８を、セラミック燃焼器ライナー２４のネック部２５に設ける。各開口３８は、軸方向スロット２３の１つと位置が整合している。セラミック燃焼器ライナー２４は、複数の固定手段４０を開口３８と、それらと位置が整合する軸方向スロット２３に通すことによって金属支持リング２０と接合させることができる。必要に応じて、固定手段４０とセラミック燃焼器ライナー２４の間における接触負荷を分散させるために、金属ブッシュ４２を固定手段４０の周囲に配置しもよい。ボルトやピンなど、ライナー２４を軸方向及び周方向で支持する当業界で既知のいずれかの固定器具を固定手段４０として使用してもよい。固定手段４０は、金属支持リング２０に対するねじ込み形のものであることが好ましい。
【００１６】
図４は、図１〜図３で図示した燃焼装置の変形例を示している。単一壁の金属支持リングに換えて、金属支持リング２０が二重壁構造を有する。室温において、セラミック燃焼器ライナー２４のネック部２５は、金属支持リング２０の外壁６０と接触する。上昇した温度では、セラミック燃焼器ライナー２４は、金属支持リング２０の内壁６２と接触する。内壁６２と外壁６０それぞれの径は、室温で滑り嵌めが存在し、かつ、上昇した温度ではわずかな締まり嵌めのみが存在するような大きさである。両方の壁６０，６２には、剛性を低減するために、軸方向スロット（図示せず）を設けてもよい。
【００１７】
図４からわかるように、予混合器１６の下部１７は、支持リング２０の中央開口部２１内に配置される。予混合器１６は、外面６４中にＣ字形チャネル２６を有する。ピストンリングなどのシーリング要素６６を、Ｃ字形チャネル２６内に配置する。使用に際して、シーリング要素６６は、金属支持リング２０の内面６８に対する密封力を与える。
【００１８】
金属支持リング０をセラミック燃焼器ライナー２４に固定するために、金属支持リング２０の外壁６０の周囲に沿って複数のねじ付き穴７０を設けることができる。ネック部２５は、穴７０と位置を整合させた複数の開口３８を有し得る。固定手段４０は、各穴７０内及び各開口３８内へ挿入することができる。必要に応じて、各固定手段４０は、各穴７０中の内部ねじ山と合致する外部ねじ山を具備し得る。各固定手段４０は、金属ボルト、又は当業界で既知の固定器具のいずれかであってよい。所望に応じて、ブッシュ４２を固定手段４０の周囲に配置することも可能である。
【００１９】
図５Ａ〜図５Ｈは、本発明による燃焼装置のさらに別の実施態様を示している。図５Ａの実施態様においては、後混合器７２とセラミック燃焼缶、即ちライナー２４が存在する。図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｈでより詳細に示すように、後混合器７２は傾斜面７４を有するものであってよい。セラミック燃焼器ライナー２４の内径を支持するのに、形状を適合させた支持リング１２０を使用してよい。金属支持リング１２０は、混合器７２のアンダーカット８０を支える面７８を有する平坦部材７６を有してもよい。支持リング１２０は、セラミック燃焼器ライナー２４と接触する外側金属リップ８２をさらに有することができる。金属リップ８２内には、Ｃ字形チャネル８４とチャネル８４の上に配置される複数のコンプライアントタップ８６がある。各タップ８６には開口８８が設けられている。支持リング１２０に沿った開口８８は、セラミック燃焼器ライナー２４のネック部２５の開口３８と整合する。セラミック燃焼器ライナー２４を支持リング１２０に接合するには、固定手段４０を開口３８と開口８８を通るよう配置する。各固定手段は、金属ボルトなど、当業界で既知の適切な固定器具からなるものであってよい。金属タップ８６は、ビーム（梁）のように作用する。タップ８６は負荷がかかると梁のように撓み、その撓みの量は、タップ材料の剛性、タップの長さ、幅及び高さで制御する。従って、タップ８６のコンプライアンス程度を増大させるためには、柔軟な材料を選択し、タップの長さを増大する及び／又はタップの幅と高さを減少する。コンプライアントタップ８６は、高い負荷を生じることなく、熱の増大による不整合に適応させるために大きく変形させることが可能である。そのような配置は、図１〜図４の実施態様に見られる金属リングの形態と比較してよりコンプライアンスを有する。
【００２０】
図５Ｄ〜図５Ｇの実施態様を参照すると、金属支持リング２２０が、混合器２２０の面７４に隣接して配置されている。コンプライアンスを提供するのに、軸方向スロットを使用する代わりに、波形の外側ばね要素９０を金属支持リング２２０とセラミック燃焼器ライナー２４の内面の間に配置してもよい。波形の内側ばね要素９４を、セラミック燃焼器ライナー２４の外面９６に隣接して配置することもできる。ばね要素９０，９４のそれぞれは、圧縮下で自由に伸長することによりセグメント化されるよう、エンドカットを有し得る。さらに、ばね要素９０，９４のそれぞれは、相互に離間した複数の開口９８，１００をそれぞれ有することができる。波形ばね要素９０，９４と燃焼器ライナー２４を一緒に保持するための外側のセグメントクランプリング１０２を設ける。図５Ｇからわかるように、クランプリング１０２は、相互に離間した複数の開口１０４をさらに有する。適切に配置した場合、開口１０４は、開口９８，１００並びにセラミック燃焼器ライナー２４のネック部２５の開口３８と整合する。複数の固定手段４０は、クランプリング１０２をばね要素９０，９４、さらにはセラミック燃焼器ライナー２４に接合するのに使用することができる。固定手段４０は、金属ボルトなど、当業界で既知の適当な固定器具からなるものであってよい。セラミック燃焼器ライナー２４の軸方向における支持は、固定手段４０と、ライナー２４と金属支持リング２２０の間の温度における締まり嵌めから生じる摩擦によるものである。固定手段４０とセラミック燃焼器ライナー２４の間の接触負荷を分散するのに、金属ブッシュ（図示せず）を開口内に挿入してもよい。エンジン運転中の上昇した温度において、ブッシュとセラミック燃焼器ライナー２４の開口の間に締まり嵌め状態が生じないよう、金属ブッシュは、開口の径よりも小さい寸法とすることが可能である。
【００２１】
熱の増大差によって生じる熱応力が構造的な剛性、温度上昇及びＣＴＥにおける差に比例するため、セラミック燃焼器ライナーを、以下で説明するような金属錐体に対して、セラミック燃焼器ライナーの残りの部分よりも低い温度にさらされる領域において取付けることができる。さらに、上述の実施態様の金属支持リングは、ＩＮ９０９及びＩＮ７８３などの低ＣＴＥ材料から作製することができる。金属支持リングの構造的剛性を低減するために、軸方向スロットを上述のように組み込んでもよい。構造的剛性をさらに減少させることが必要な場合には、ヤング率が低い材料で、壁厚の薄い、スロットの数が多く、またその長さを長くしたものを金属支持リングとして検討することができる。構造的剛性が低いということは、熱応力を管理する上で重要ではあるが、エンジンの振動に起因するセラミック燃焼器ライナー中の共振に対する抵抗性を維持するのに、高い構造的剛性が必要となる。従って、熱応力に対する抵抗性と構造的共振に対する抵抗性の間の良好なバランスを見出せるよう注意を払うべきである。
【００２２】
図１〜図５Ｇの実施態様で図示するセラミック燃焼器ライナー２４は、取付領域において小径の円柱で形成されるネック部２５と、ドーム状部分１０６と大型の円柱状部分１０８の３つの部分から構成することができる。これら３つの部分は一緒に一体的なセラミック燃焼器ライナーを形成する。小型の円柱から形成されるネック部２５は、取付領域にさらなる強度をもたらすために局部的に肉厚を厚くすることができる。セラミック燃焼器ライナー２４の残部は、均一な肉厚であってよい。
【００２３】
図６〜図８を参照すると、本発明による燃焼装置１０の別の実施態様が示されている。燃焼装置１０は、上部金属ケーシング１２、下部金属ケーシング１４、混合気予混合器１６、燃料マニホルド１８、セラミック燃焼器ライナー２４を具備する。セラミック燃焼器ライナー２４の取付方式に関し、ライナー２４は、径方向スロット１１２を有する内部連続金属錐体１１０と、軸方向スロット１１６を有する外部セグメント化金属錐体１１４を備える。
【００２４】
外側金属錐体１１４は、燃料マニホルド１８と下部金属ケーシング１４の間で挟持される。外側金属錐体１１４は、混合気予混合器１６の外部の空気流の乱れを最小限にするよう、燃料マニホルド１８として同数のスポーク１２２を有することが好ましい。外側金属錐体１１４は、スポーク１２２に取り付けられた肩部１１８を有する。図６からわかるように、燃料マニホルド１８は、肩部１１８の全体あるいはその一部に配置することができる。さらに、上部金属ケーシング１２は第１のフランジ部１３を有し、下部金属ケーシングは第２のフランジ部１５を有する。好ましい実施態様において、燃料マニホルド１８の一部及び肩部１１８は、第１のフランジ部１３と第２のフランジ部１５の間に配置される。必要に応じて、フランジ部１３，１５を相互に固定してもよい。例えば、フランジ部１３，１５、燃料マニホルド１８及び肩部１２２のそれぞれは、一列に調整するよう配列された開口を有するものであってよく、その開口にボルトなどの固定器具を貫通させることができる。
【００２５】
外側錐体１１４は、燃焼装置１０のアッセンブリを補助するために、３つのセグメントから構成してよい。必要に応じて、より多くの、あるいはより少ないセグメントが可能である。外側錐体１１４の材料は、下部金属ケーシング１４を構成する材料と同じものを選択し、それら部材の間の熱的な衝突を最小限にすることが好ましい。
【００２６】
図６〜図８からわかるように、錐体１１０，１１４のそれぞれは、中央開口部１２４を有する。この開口部によって、混合気予混合器１６をセラミック燃焼器ライナー２４に対して配置することが可能となる。
【００２７】
図８から明らかなように、セラミック燃焼器ライナー２４は、取付領域において外側に向かって広がったフレア型錐体部１２６を有する。錐体部１２６を、内側金属錐体１１０と外側金属錐体１１４の間に配置する。セラミック燃焼器ライナー２４を円錐体１１０と１１４の間に配置した後、内側金属錐体１１０を当業界で既知の固定手段のいずれかを用いて外側金属錐体１１４に対して固定することが好ましい。
【００２８】
内側金属錐体１１０は継ぎ目のない連続的なものであることが好ましいが、必要に応じて複数のセグメントから形成することもまた可能である。熱がセラミック燃焼器ライナー２４から錐体１１０，１１４へ流れるのを防止し、さらにセラミック燃焼器ライナー２４と錐体１１０と１１４の間の潜在的反応を防ぐために、図９に示すような例示の絶縁材料１１１を、錐体１１０，１１４とセラミック燃焼器ライナー２４の間に挿入してもよい。好ましくは、例示の材料１１１はコンプライアントであり、かつセラミック燃焼器ライナー２４に対する不均一なクランプ力を分散するよう容易に変形可能である。
【００２９】
錐体１１０と１１４の間の最初の空隙を、セラミック燃焼器ライナー２４の開口錐体部１２６よりも小さくなるように設定することができる。このようにして、組み立て、保守、並びに、エンジン運転の間に圧縮クランプ力を導入することができる。クランプ力は、燃焼装置１０の温度が周期的に上下するとき、セラミック燃焼器ライナー２４と錐体１１０，１１４の間における相対運動が可能であるような力であることが好ましい。相対運動により、錐体１１０，１１４とセラミック燃焼器ライナー２４の間に蓄積された熱応力が軽減される。
【００３０】
この実施態様の円錐形構造により、組み立て中にセラミック燃焼器ライナー２４を正確に配置し、かつ、エンジン運転中にセラミック燃焼器ライナーの同軸を維持することが可能となる。この実施態様の構造は又、エンジン運転中の熱膨張の不整合性に適応する。
【００３１】
セラミック燃焼器ライナー２４は、取付領域において外側に向かって広がったフレア型錐体部１２６と、それより小型の真っ直ぐな円柱体からなるネック部２５と、ドーム部１２８と、大型の円柱部１３０の、４つのセグメントから構成されてもよい。これらは一緒にセラミック燃焼器ライナー２４を一体的に形成する。フレア型錐体部１２６は、さらなる強度を提供するよう肉厚の厚いものであってよい。セラミック燃焼器ライナー２４の残部は、それよりも肉厚が薄くてもよい。それにより、混合気予混合器１６による圧力の降下に起因するセラミック燃焼器ライナー２４にかかるスラスト荷重の平衡を保つ都合のよい手段もまた提供される。そのような設計により、応力を引き起こす源となる可能性のある固定穴の必要性が排除される。
【００３２】
混合気予混合器１６は、耐熱性合金から作製してよい。セラミック燃焼器ライナーのＣＴＥより高いそのような合金のＣＴＥにより、高温におけるセラミック燃焼器ライナーの締まり嵌め及び過負荷が生じる場合がある。従って、最初の空隙は、全てのエンジン状態において、そのような締まり嵌めや過負荷が生じないような寸法とする必要がある。これは、部材に関する統計的な積み重ね（ｓｔａｃｋ−ｕｐ）分析によって達成される。この空隙を埋めるために、混合気予混合器１６の壁１３６中のＣ字形チャネル１３２内と、セラミック燃焼器ライナー２４のネック部２５内にピストンリングなどのシーリング要素１３２を配置してよい。混合気予混合器１６は、シーリング要素１３２が配置される、局部的な部分が肉厚の厚いものであってよい。予混合器１６の特に肉厚の厚い部分は、空隙による漏れを低減するのに役立つ。シーリング要素１３２をそのシーリングチャネル１３２内に容易に滑り込ませるために、（図示しない）ランプを導入してもよい。
【００３３】
混合気予混合器１６の出口端部１３８は、高温のガスフレームに直接さらされる。過熱を防止するために、出口端部１３８の壁を薄くして背後から冷却すべきである。多数の穴１３９により、冷却空気の分布が確実なものとなる。
【００３４】
セラミック燃焼器ライナー２４は、フレア型錐体部１２６においてのみ支持される。セラミック燃焼器ライナー２４の出口端部１４０は、燃焼器移送ダクトの内外で、フィンガーシールにより自由に摺動する。この配置により、セラミック燃焼器ライナー２４を潜在的に損傷し得る変形の妨害モードやその他のモードを防止する。さらに、圧縮機の排気がダクト内に漏れるのを低減するため、ピストンリングなどのシーリング要素はセラミック燃焼器ライナー２４と移送ダクトの間に配置することができる。そのような排気の漏れは、燃焼装置のＮＯx排気を妨害する。
【００３５】
ここで示した様々な燃焼装置の実施態様により、いくつかの利点が提供される。例えば、実施態様は、（１）規定の剛性を有する構造部材による熱応力を制御する手段、（２）構造体の材料及び／又は構造部材の幾何学的寸法形状によって生じ得る規定の構造的剛性、（３）コンプライアントインターフェース層の使用による取付領域における局部的接触応力を分散する手段、（４）セラミック部材と金属部材の両方に対して化学的に非反応性のインターフェース層の使用による、セラミック部材と金属構造体の間の反応を停止させる手段、及び（５）セラミック部材と金属構造体の間の断熱インターフェース層による熱流を低減する手段を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】金属ケーシング内のセラミック燃焼器ライナーの断面図である。
【図２Ａ】燃焼装置内部の分解組立切開図である。
【図２Ｂ】主要スロットを図示する金属支持リングの透視図である。
【図３】セラミックライナー取付領域の一部を示す断面図である。
【図４】セラミック燃焼器ライナーに対する、二重金属壁取付方法を示す図である。
【図５Ａ】コンプライアント支持体としての、Ｕ字形の金属リング及び波形ストリップの使用を示す図である。
【図５Ｂ】コンプライアント支持体としての、Ｕ字形の金属リング及び波形ストリップの使用を示す図である。
【図５Ｃ】コンプライアント支持体としての、Ｕ字形の金属リング及び波形ストリップの使用を示す図である。
【図５Ｄ】コンプライアント支持体としての、Ｕ字形の金属リング及び波形ストリップの使用を示す図である。
【図５Ｅ】コンプライアント支持体としての、波形ストリップを示す図である。
【図５Ｆ】コンプライアント支持体としての、波形ストリップを示す図である。
【図５Ｇ】コンプライアント支持体としての、Ｕ字形の金属リング及び波形ストリップの使用を示す図である。
【図５Ｈ】コンプライアント支持体としての、Ｕ字形の金属リング及び波形ストリップの使用を示す図である。
【図６】金属ケーシング内のセラミック燃焼器ライナーの代替の実施態様を示す図である。
【図７】図６の燃焼装置内部の分解組立図である。
【図８】図６の実施態様における、セラミックライナー取付領域の一部を示す図である。
【図９】絶縁リングを示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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