(57)【要約】本発明は、ターボ機械の環状燃焼室（１）に関する。この燃焼室（１）は、軸方向断面との関連において、外側軸方向壁（２）と内側軸方向壁（４）と間に位置する断面の中心線（３２）にほぼ沿って走る線と、室の基部（８）の外側部分（２８）の孔（２６）が前記断面内で延びる主方向（３４）との間で形成される鋭角（Ａ）の値が、孔（２６）と中心線（３２）にほぼ沿って走る前記線との間の距離に応じて減少し、中心線（３２）にほぼ沿って走る線と、室の基部（８）の内側部分（３０）の孔（２６）が前記断面内で延びる主方向（３６）との間で形成される鋭角（Ｂ）の値が、孔（２６）と中心線（３２）にほぼ沿って走る前記線との間の距離に応じて減少するように構成されている。
2006527834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンの環状燃焼室（１）であって、前記室（１）が、外側軸方向壁（２）、内側軸方向壁（４）、および前記軸方向壁（２、４）を連結する室基部（８）を備え、室基部（８）が一連の噴射口（１０）と一連の孔（２６）を有し、前記噴射口（１０）は少なくとも燃焼室（１）の内部に燃料を噴射させるようになっており、前記孔（２６）は室基部（８）の冷却に適した冷却空気(Ｄ)の供給を通過させるようになっており、室基部（８）が、一方では、孔（２６）が冷却空気（Ｄ）の供給の一部（Ｄ１）を外側軸方向壁（２）の方へ方向付けるように形成された外側部分（２８）を具備し、他方では、孔（２６）が冷却空気（Ｄ）の供給の別の一部（Ｄ２）を内側軸方向壁（４）の方へ方向付けるように形成された内側部分（３０）を具備していること、並びに、２つの直接連続する噴射口（１０）の間で任意に得られる軸方向の半断面において、外側軸方向壁（２）および内側軸方向壁（４）の間に位置する半断面の事実上の中央線である線（３２）と半断面において外側部分（２６）の孔（２６）の主方向（３４）との間で形成される鋭角（Ａ）の値が、各孔（２６）と事実上の中央線（３２）である線との距離に応じて減少し、事実上の中央線（３２）である線と半断面において内側部分（３０）の孔（２６）の主方向（３６）との間で形成される鋭角（Ｂ）の値が、孔（２６）と事実上の中央線（３２）である線との距離に応じて減少するように、前記室（１）が構成されていることを特徴とする、環状燃焼室。
【請求項２】
外側部分（２８）の２つの直接連続する任意の孔（２６）に関して、これらの孔（２６）の主方向（３４）と事実上の中央線（３２）である線との間に形成される２つの鋭角（Ａ）が異なる値を有すること、並びに、内側部分（３０）の２つの直接連続する任意の孔（２６）に関して、これらの孔（２６）の主方向（３６）と事実上の中央線（３２）である線との間に形成される２つの鋭角（Ｂ）が異なる値を有することを特徴とする、請求項１に記載の環状燃焼室（１）。
【請求項３】
室基部（８）が、孔（２６）の一次領域（３８）と孔（２６）の二次領域（４０）とを具備しており、一次領域（３８）は２つの直接連続する噴射口（１０）の間に事実上位置し、二次領域（４０）は前記燃焼室（１）の事実上径方向において各噴射口（１０）の両側に位置することを特徴とする、請求項１または２に記載の環状燃焼室（１）。
【請求項４】
二次領域（４０）の孔（２６）が一次領域（３８）の孔（２６）よりも寸法が大きいことを特徴とする、請求項３に記載の環状燃焼室（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大まかに言えばタービンエンジンの環状燃焼室の分野に関連し、より具体的には、高温でこれらの燃焼室を保護するために使用される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンの環状燃焼室は通常、外側軸方向壁と内側軸方向壁を備え、これらの壁は同軸上に配置され、室基部により結合されている。
【０００３】
同じく環状であるこの室基部では、燃焼室は角度間隔をあけて配置される噴射口が設けられ、各噴射口は燃焼反応を燃焼室の内部で起こさせるために、燃料噴射器を維持するように設計される。これらの噴射器は、燃焼のために使用される空気の少なくとも一部を、希釈領域と称される二次領域の前方に位置する燃焼室の一次領域で起こる燃焼に導くために使用できることも留意すべきである。
【０００４】
これに関連し、燃焼室の一次領域内での燃焼反応を実行するのに必要な空気とは別に、内側軸方向壁と外側軸方向壁に形成される希釈口を通じて通常導入される希釈のための空気と、燃焼室のすべての構成要素を保護する冷却空気も必要である。
【０００５】
ある既存の構造では、デフレクタが、熱放射から室基部を保護する目的で室基部に配置される。したがって、各デフレクタ（キャップまたは熱スクリーンとも称される）は、燃料噴射器を受け入れるように設計された１つまたはそれ以上の噴射口と、空気を燃焼室内に通過させる一連の孔を有する。
【０００６】
しかしながら、このようなデフレクタの追加は、いくつか大きな欠点を招く。これらの欠点の１つは、これらのデフレクタを冷却するために大量の空気を供給しなければならないという事実である。このような場合、設けられた孔を通過する冷却空気の供給は、同じく大量の「副デフレクタ流」の形で排出され、ＣＯおよびＣＨ型の種の生成を介して現れる、壁での停滞作用を生み出す。この結果、燃焼室内の前記種の出現は、燃焼効率の大幅な減少をもたらす。
【０００７】
一方、デフレクタの存在の直接的結果は、燃焼室の低温部分と高温部分と間の急な温度勾配の生成と、燃焼室の総質量の相当不利益な増加であることも指摘される。
【０００８】
これらの問題に取り組む試みとして、デフレクタのない別の種類の燃焼室が提案されている。よって、噴射口は、孔と同様に直接室基部に作成され、その目的は室基部自体を冷却するのに適した空気の供給を通過させることであり、この冷却空気の供給量は、デフレクタが使用される場合に必要な量よりも少ないという利点がある。
【０００９】
しかし、こうした構造では、形成された孔は、一次領域での燃焼反応の混乱（崩壊）、または室基部と外側軸方向壁および内側軸方向壁との接合部での熱（温度）不連続性を生じさせるようである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、少なくとも部分的に、従来使用されていた構成に付随する前記欠点を改善する、タービンエンジンの環状燃焼室を提供することである。
【００１１】
具体的には、本発明の目的は、燃焼室の冷却に使用される手段が、室内の燃焼反応の大きな混乱や室基部と外側軸方向壁および内側軸方向壁との接合部での熱不連続性を引き起こさない、タービンエンジンの環状燃焼室を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明の目的は、外側軸方向壁、内側軸方向壁、およびそれらの軸方向壁を連結する室基部を備え、室基部が一連の噴射口と一連の孔を有し、噴射口は少なくとも燃焼室の内部に燃料を噴射させるために使用することができ、孔は室基部の冷却に適した冷却空気の供給を通過させるために使用することができる、タービンエンジンの環状燃焼室を提供することである。本発明に記載されるように、室基部は、孔が冷却空気の供給の一部を外側軸方向壁の方へ方向付けるように形成された外側部分と、冷却空気の供給の別の一部を内側軸方向壁の方へ方向付けるように形成された内側部分の両方を具備している。また、室は、２つの直接連続する噴射口の間で任意に得られる軸方向の半断面において、外側軸方向壁および内側軸方向壁の間に位置する半断面の事実上の中央線である線と半断面において外側部分の孔の主方向との間で形成される鋭角の値が、各孔と事実上の中央線である線との距離に応じて減少し、事実上の中央線である線と半断面において内側部分の孔の主方向との間で形成される鋭角の値が、孔と事実上の中央線である線との距離に応じて減少するように設計されている。
【００１３】
すなわち、本発明に記載される燃焼室は、室基部の外側部分と内側部分との接続部の近傍に位置して、燃焼室の中央の環状冠部と実質上対向する孔が、これらの軸方向壁の近傍に位置して、燃焼室の端部で環状冠部と実質上対向する孔よりも、軸方向壁の方に向かってより傾いている。
【００１４】
したがって、室基部の外側部分と内側部分との接続部の近傍に配置される孔を軸方向壁に対して大きく傾けることができるため、これらの孔からの冷却空気を、室基部の内表面に直接沿って、内側軸方向壁および外側軸方向壁に対し、ほぼ径方向に容易に流すことを可能にするという利点がある。同様に、この可能で程度の大きな傾斜が示すように、冷却空気が燃焼室の一次領域の中央の方にほんのわずか方向付けられるため、燃焼反応に大きな混乱は生じない。
【００１５】
また、軸方向壁の近傍に位置する孔はこれらの軸方向壁の方にほんのわずかなだけ方向付けられるため、これらの孔から出現する冷却空気はこれらの同じ軸方向壁の内表面に直接沿って容易に流れることができる。さらに、冷却空気を燃焼室の内部に、燃焼室の実質上の軸方向である方向、つまり、軸方向壁に実質上平行な方向に放出できる室基部内の位置で、一次領域は、冷却空気が燃焼反応の大きな混乱を生じないように導入される十分な距離をとることが明記される。
【００１６】
また、孔が内側軸方向壁と外側軸方向壁に近づくほど、これらの孔が漸進的に傾斜するという利点もある。これによって、室基部の内表面全体と、室基部の近傍に位置する軸方向壁の熱い内表面全体とに実質上均一な冷却空気が生み出される。
【００１７】
したがって、本発明に記載される燃焼室は、一次領域内での燃焼反応の大きな混乱を生み出さないように完全に構成される。これは、燃焼室の安定性と着火（燃焼）にとって不可欠である。さらに、この室の特別な設計は、室基部と内側軸方向壁および外側軸方向壁との接続部における満足のいく熱連続性が同時に得られることを意味する。
【００１８】
好ましくは、外側部分の２つの直接連続する孔に関して、これらの孔の主方向と事実上の中央線である線との間で形成される２つの鋭角は異なる値を有し、内側部分の２つの直接連続する孔に関して、これらの孔の主方向と事実上の中央線である線との間で形成される２つの鋭角は異なる値を有する。
【００１９】
この特別な構成は、室基部内の孔の傾斜の非常に漸進的な変化が得られることを意味する。当然ながら、本発明の内容から逸脱せずに、直接連続する複数の孔が、当該半断面の平面で同一の傾きを有するという異なる解決策も予見可能である。
【００２０】
好ましくは、室基部には、孔の一次領域と孔の二次領域が具備され、一次領域は２つの直接連続する噴射口の間に実質上位置し、二次領域は前記燃焼室の実質上径方向で各噴射口の両側に位置する。
【００２１】
このような配置では、燃焼室の外側軸方向壁と内側軸方向壁の方へ方向付けられる冷却空気の供給の均一性をさらに高めることができる。特に、こうした均一性は、一次領域の孔の方が少しばかり数が多いため、二次領域の孔を一次領域の孔よりも寸法を大きくすることによって得られる。
【００２２】
本発明のその他の利点と特徴を、以下の詳細で非限定的な記載によって示す。
この記載は、添付図面に関連してなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１および図２を参照すると、タービンエンジンの環状燃焼室１が、本発明の好適な実施形態に従って示されている。
【００２４】
燃焼室１は、外側軸方向壁２および内側軸方向壁４を備え、これらの両壁２、４は室１の主縦軸（主長手軸）６に沿って軸方向に配置され、この軸６はタービンエンジンの主縦軸にも一致する。
【００２５】
軸方向壁２および４は、組み合わされる室基部８によって共に結合され、これはたとえば、軸方向壁２および４のそれぞれの初めの部分に溶接される。
【００２６】
室基部８は好ましくは、室１の主縦軸６と同じ軸を有する、事実上平坦な、環状冠（クラウン）の形状を取る。当然ながら、この室基部８は、本発明の内容を逸脱せずに、同じ軸に沿って先細になるなどの他の適当な形状を取ることもできる。
【００２７】
好ましくは円柱状で断面が円形の、一連の噴射口（インジェクション・ポート）１０は、室基部８において任意の角度で事実上規則正しく配置される。各噴射口１０は、燃焼反応をこの燃焼室１内で起こさせるため、燃料噴射器１２に適合できるように設計される。また、これらの噴射器１２は、燃焼に使用される空気の少なくとも一部を導入するため使用されるように設計され、燃焼は、燃焼室１の第１の部分に位置する一次領域１４で起こる。さらに、燃焼のために使用される空気は、外側軸方向壁２および内側軸方向壁４に沿って配置される主ポート１６を通って室１の内部に導入することができる。図１に見られるように、主ポート１６は一連の希釈ポート１８の前方に配置される。これらの希釈ポートは外側軸方向壁２および内側軸方向壁４の周り全体に配置され、それらの主な機能は一次領域１４の後ろに位置する希釈領域２０に空気を供給することである。
【００２８】
さらに、燃焼室１に持ち込まれる空気の別の部分は、冷却空気Ｄの供給に充てられ、冷却空気の主な機能は室基部８の内表面２１を冷却することである。これに関し、室基部８を冷却するのに使用される空気は、外側軸方向壁２および内側軸方向壁４の内表面２２、２４の初めの部分を冷却するのにも使用されるが、冷却空気（図示せず）の追加供給は通常、高温の内表面２２および２４すべてを冷却するために供給される。
【００２９】
より具体的には、図２を参照すると、室基部８が多孔である、すなわち、好ましくは円柱状で断面が円形の一連の孔２６を備え、それらの孔は燃焼室１の内部に冷却空気Ｄを通過させるために使用されることが分かる。
【００３０】
この図に見られるように、室基部８は外側軸方向壁２に接続される外側部分２８と、内側軸方向壁４に接続される内側部分３０に分割される。当然ながら、これらの環状部分２８および３０は通常、単一部品として形成されるため、この仮想の分離は、中心が主縦軸６上に位置し、半径Ｒが室基部８の外半径および内半径間の平均径に相当する円Ｃから成る。
【００３１】
したがって、外側部分２８に位置する孔２６は、外側部分２８の全部と外側軸方向壁２の初めの部分とを冷却するために、供給冷却空気Ｄの一部Ｄ１を外側軸方向壁２に方向付けるように室基部８内に形成される。同様に、内側部分３０に位置する孔２６は、内側部分３０の全部と内側軸方向壁４の初めの部分とを冷却するために、供給冷却空気Ｄの別の部分Ｄ２を内側軸方向壁４に方向付けるように形成される。
【００３２】
次に図３を参照すると、軸方向断面で、半（片側）断面の事実上の中央線３２である線とこの半断面の孔２６の主方向３４との間に形成される鋭角Ａの値が、これらの孔２６と事実上の中央線３２である線との間の距離に応じて減少するように、外側部分２８の孔２６が形成されることが分かる。
【００３３】
すなわち、燃焼室１の各軸方向半断面において、２つの直接連続する噴射口１０間であればどこでも、外側軸方向壁２に対する孔２６の傾きは、これらの孔２６が事実上の中央線３２である線から離れるにつれて徐々に減少する。この線は主として参考のために言及されたものである。
【００３４】
これは、事実上の中央線３２である線が必然的に、半断面で考察される外側軸方向壁２および内側軸方向壁４の初めの部分からほぼ等しい距離に位置する仮想の線を指すことを意味する。この意味で、線３２が示される半断面の対称軸を構成するという事実に加えて、線３２は室基部８の外側部分２８と内側部分３０間の仮想分離線であることも指摘すべきである。
【００３５】
記載される構造の好適な方法では、円Ｃを通る事実上の中央線３２であるこの線は、室基部８が軸方向壁２および４に事実上垂直である限り、室基部８に対しても事実上垂直であることが明記される。
【００３６】
一方、図３に示される軸方向の半断面では、孔２６の主方向３４が、これらの孔２６がすべて断面の平面により直径方向に横断する方向において、それらの主軸にそれぞれ一致することも記載される。しかし、１つまたはそれ以上の孔２６が直径方向以外に断面がとられるその他すべての軸方向の半断面では、各主方向３４は、関係する孔２６を示す２つの線分と事実上平行である線としてみなすことができる。
【００３７】
このように、事実上の中央線３２である線の近傍に位置する孔２６は、たとえば、鋭角Ａが約６０°の値を得るように大きく傾斜している。これらの孔２６から出現する冷却空気は、結果として、燃焼室８の外側部分２８の内表面２１に沿って直接、外側軸方向壁２まで事実上径方向に、一次領域１４での燃焼反応を妨げずに容易に流れることができる。
【００３８】
さらに、外側軸方向壁２の近傍に位置する孔２６は、たとえば、鋭角Ａが約５°の値に達するように、ほんのわずかだけこの壁２に対して傾斜している。したがって、これらの孔２６から出現する冷却空気は、室基部８と軸方向壁２との間の接合部で停滞せずに、外側軸方向壁２の熱い内表面２２に沿って直接、容易に流れることができる。
【００３９】
外側軸方向壁２が接近するにつれて漸進的に減少する鋭角Ａの値を特定することにより、燃焼室１の様々な構成要素での温度の不連続性を生じない、冷却空気流Ｄの非常に一様な一部Ｄ１を得ることができる。
【００４０】
軸方向の半断面において、同じ方法で、室基部８の内側部分３０および内側軸方向壁４に対する同じ効果を利用するため、内側部分３０の孔２６は、事実上の中央線３２である線とこの半断面の孔２６の主方向３６との間で形成される鋭角Ｂの値が、これらの孔２６と事実上の中央線３２である線との間の距離に応じて減少するように形成されている。
【００４１】
室基部８の外側部分２８の場合と同様の方法で、内側部分３０の孔２６の主方向３６と事実上の中央線３２である線との間で形成される鋭角Ｂは、内側軸方向壁４が接近するにつれて、約６０°から約５°まで徐々に変化させることができる。
【００４２】
図２を再度参照すると、室基部８には、孔２６を有する一次領域３８が備えられ、これらの一次領域３８は２つの連続する噴射口１０間に事実上位置することが分かる。この図に見られるように、各一次領域３８における孔２６の少なくとも一部（これらのうち１つのみが示される）は、噴射口１０の中心に中心を有する曲線の形をとる各列を規定するように配置され、その近傍にこれらの孔２６が位置する。
【００４３】
また、室基部８には、孔２６を有する二次領域４０が備えられ、これらの二次領域４０はそれぞれ、燃焼室１の事実上の径方向である方向における噴射口１０のいずれかの側で、２つの連続する一次領域３８の間に位置している。
【００４４】
すなわち、この燃焼室１の事実上の径方向である方向において、二次領域４０は、当該噴射口１０の上下両方に配置されている。
【００４５】
これに関連し、図４に示されるように、上述の方法で、噴射口１０を通過する軸方向の半断面において、外側部分２８の孔２６は、半断面の事実上の中央線４２である線とこの半断面の孔２６の主方向４４との間で形成される鋭角Ｃが、事実上の中央線４２であるこの線から孔２６までの距離に応じて減少するように配置されている。
【００４６】
したがって、同様に、内側部分２８の孔２６は、半断面の事実上の中央線４２である線とこの半断面の孔２６の主方向４６との間で形成される鋭角Ｄの値が、事実上の中央線４２であるこの線からこれらの孔２６までの距離に応じて減少するように配置される。
【００４７】
最後に、流れのＤ１およびＤ２の部分ができるだけ周方向に関して均一になるように、二次領域３８の孔２６は、その数が一次領域４０の孔よりも少ないため、好ましくは一次領域４０の孔２６よりも大きな寸法を有する。
【００４８】
当然ながら、単に非限定的な例として記載されただけの環状の燃焼室１に対し、当該分野の専門家により、様々な変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の好適な構成方法による、タービンエンジンの環状燃焼室の部分軸方向断面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った部分断面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【図１】
2006527834.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2006527834.tif 000007
2006527834.tif 000008
2006527834.tif 000009
2006527834.tif 000010