(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の内側および外側環状シェル（１２、１４）を含み、前記内側および外側環状シェル（１２、１４）は、ガスフロー方向Ｆにおいて、燃料噴射アセンブリ（２０；２２）と、長手方向軸（１０）および複数の酸化剤供給開口部（４１ａ、４１ｂ）を有する複合材料の環状燃焼室（２４）と、固定ブレード（４４）を有して高圧タービンの入口段を形成する金属材料の環状ノズル（４２）とを含むターボマシンであって、複合材料の前記燃焼室が、複数の可撓性金属舌状物（５８、６０）によって、前記内側および外側環状金属シェルの間で定位置に保持され、前記舌状物の第１の端（６２、６４）は、第１の固定手段（５２；６８、７７）によって、前記内側および外側環状金属シェル（１２、１４）の各々へ確実に固定された金属リング（６６ａ、６６ｂ）によって相互結合され、前記舌状物の第２の端（７０、７２）は、第２の固定手段（７４、７６；７４ａ、７４ｂ、７６ａ、７６ｂ）によって、前記酸化剤供給開口部の少なくとも一部分を介して前記複合材料燃焼室（２６、２８）へ確実に固定され、前記固定舌状物の可撓性が、高温時に、前記複合材料燃焼室と前記内側および外側環状金属シェルとの間の、径方向および軸方向における自由な変位を吸収するように働くことを特徴とするターボマシン。
【請求項２】
酸化剤供給開口部が、前記燃焼室の一次領域および／または希釈領域へ空気を供給する孔によって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項３】
舌状物の前記第１の端が、ろう付け又は溶接によって前記金属リングへ結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項４】
舌状物の前記第１の端が、前記金属リングと一体に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項５】
前記第１の固定手段が、複数のボルトによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項６】
前記環状シェルの各々が、２つの部分（１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂ）から作られ、前記金属リングは、前記２つの部分を相互結合するフランジの間に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項７】
前記第２の固定手段の各々が、カラー（７４、７６）を含み、前記カラーは、前記燃焼室の各々の酸化剤供給開口部（４１ａ、４１ｂ）の中へ挿入され、舌状物（７０、７２）の第２の端の上へクリンプされ、一度クリンプが実行されると、前記舌状物（５８、６０）を燃焼室に対して保持することを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項８】
前記第２の固定手段が、複数のインサートを含み、各々のインサートは、相互に固定された２つの同軸部分から作られ、前記同軸部分は、第１に、燃焼室の側壁（２６、２８）を押圧するカラー（７４ａ、７６ａ）を含み、第２に、前記カラーを取り巻いて舌状物（７０、７２）の前記第２の端を前記側壁へ押し付けるリング（７４ｂ、７６ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項９】
前記舌状物の各々が、前記酸化剤供給開口部を介する供給を改善するため、前記第２の端の近くに形成された開口（５８ａ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項１０】
前記ガス流に対するシーリングが、「スプリングブレード」円形ガスケット（８０、８２）によって、前記燃焼室（２４）と前記ノズル（４２）との間に設けられ、前記円形ガスケット（８０、８２）は、該円形ガスケットの押圧面を形成する前記燃焼室の下流側端（８８、９０）を直接押圧することを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項１１】
前記ガス流に対するシーリングが、「スプリングブレード」円形ガスケット（８０、８２）によって、前記燃焼室（２４）と前記ノズル（４２）との間に設けられ、前記円形ガスケット（８０、８２）は、ろう付け又はインプラントによって前記下流側端へ嵌め込まれた複合材料のリングを押圧することを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボマシンの特定の分野に関し、更に具体的には、セラミックマトリックス複合材料（Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、ＣＭＣ）タイプの材料から作られた燃焼室を、ターボマシンの金属室ケーシングの中に取り付けることにより提起される問題に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ターボジェットエンジン又はターボプロップエンジンにおいて、高圧タービン（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｔｕｒｂｉｎｅ、ＨＰＴ）および特にその入口ノズル、燃焼室、および前記燃焼室の内側並びに外側シェル（又はケーシング）は、全て同じ材料、一般的には金属から作られる。しかし、非常に高い燃焼室温度を伴う或る特定の使用条件のもとでは、金属燃焼室の使用は、熱の見地から全く不適切であることが分かっており、ＣＭＣタイプの高温複合材料に基づいた燃焼室を使用することが必要である。しかし、そのような材料の加工の困難性および原料コストは、それらの使用が一般的に燃焼室自身に限定されることを意味し、高圧タービンの入口ノズルおよび燃焼室を含む内側および外側シェルは、通常では依然として金属材料から作られている。残念ながら、金属材料および複合材料は、非常に異なった熱膨張係数を有する。これは、内側および外側シェルとの結合に関して、また入口ノズルと高圧タービンとのインタフェースに関して、特に重大な問題を起こす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、燃焼室をケーシングの内側に取り付ける場合に、これらの部品の異なった膨張係数によって引き起される変位を吸収することのできる取り付けを提案することによって、これらの欠点を軽減する。本発明の他の目的は、燃焼室の既存の特徴を最良に利用する取り付けを提案することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、金属材料の内側環状シェルおよび外側環状シェルを含み、前記内側および外側環状シェルは、ガスフロー方向Ｆにおいて、燃料噴射アセンブリと、長手方向軸および複数の酸化剤供給開口部を有する複合材料の環状燃焼室と、固定ブレードを有して高圧タービンの入口段を形成する金属材料の環状ノズルとを含むターボマシンであって、複合材料の前記燃焼室は、複数の可撓性金属舌状物によって、前記内側および外側環状金属シェルの間で定位置に保持され、前記舌状物の第１の端は、第１の固定手段によって、前記内側および外側環状金属シェルの各々へ確実に固定された各金属リングによって相互結合され、前記舌状物の第２の端は、第２の固定手段によって、前記酸化剤供給開口部の少なくとも一部分を介して前記複合材料燃焼室へ確実に固定され、前記固定舌状物の可撓性が、高温時に、前記複合材料燃焼室と前記内側および外側環状金属シェルとの間の、径方向および軸方向における自由な変位を吸収するように働くことを特徴とするターボマシンによって達成される。酸化剤供給開口部は、前記燃焼室の一次領域および／または希釈領域へ空気を供給する孔によって構成される。
【０００５】
この特定の固定結合構造によって、従来技術のシステムにおける接触腐食に起因する様々な摩耗を、避けることができる。一次孔又は希釈孔（意図された燃焼室の構成に応じて）をアンカーポイント（ａｎｃｈｏｒ  ｐｏｉｎｔ）として使用することは、結合をかなり単純化し、サイズを縮小する働きがある。更に、従来のフランジに代わって可撓性舌状物が存在することは、かなりの重量軽減の達成を可能にする。これらの舌状物は、その可撓性によって、高温時に金属部分と複合材料部分との間に出現する膨張差を吸収することを容易にし（膨張に起因する変位を吸収することによって）、同時に燃焼室の保持を継続させて、環状シェルの内側における燃焼室の適切な中心合わせを維持する。
【０００６】
可撓性固定舌状物は、金属材料から作られ、第１の固定手段は、好ましくは複数のボルトから構成される。
【０００７】
１つの可能な実施形態において、舌状物の前記第１の端は、ろう付け又は溶接によって前記リングへ結合されるか、リングと一体に形成される。前記環状金属シェルが２つの部分から作られるとき、各々のリングは、好ましくは、前記環状金属シェルの前記２つの部分の間で、結合フランジの間に取り付けられる。
【０００８】
好ましい実施形態では、前記第２の固定手段の各々は、カラーを含み、前記カラーは、前記燃焼室の酸化剤供給開口部の中に挿入されて、舌状物の第２の端へクリンプされ、一度クリンプが達成されると、前記舌状物は燃焼室に対して確実に保持される。
【０００９】
代替の実施形態では、前記第２の固定手段は、複数のインサートを含み、各々のインサートは、相互に固定された２つの同軸部分を含む。前記同軸部分は、第１に燃焼室の側壁へ押し付けられるカラーを含み、第２に前記カラーを取り巻いて、舌状物の第２の端を前記側壁へ押し付けるリングを含む。
【００１０】
前記舌状物は、前記供給開口部への酸化剤の供給を改善するため、舌状物の第２の端の近くに形成された各開口を有することが有利である。
【００１１】
ガス流は、好ましくは、円形「スプリングブレード」型ガスケットによって、前記燃焼室と前記ノズルとの間でシーリングされる。前記円形ガスケットは、円形ガスケットの押圧面を形成する前記燃焼室の下流側端を直接押圧する。
【００１２】
本発明の特徴および利点は、非限定的な記述および図面への参照による以下の説明から、より充分に明らかになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１Ａおよび図３は、ターボジェットエンジン又はターボプロップエンジン（以下の説明では、一般的に「ターボマシン」と呼ばれる）の中央部分を軸方向に切断したときの半分を示し、以下のものを含む。
【００１４】
長手方向軸１０の周りで２つの金属部分１２ａおよび１２ｂから作られた外側環状シェル（又はケーシング）。
【００１５】
同様に、２つの金属部分１４ａおよび１４ｂから作られた同軸の内側環状シェル（又はケーシング）。
【００１６】
２つのシェル１２ａ、１２ｂと１４ａ、１４ｂとの間にあり、一般的なガスフロー方向Ｆを規定する環状拡散ダクト１８を介して、ターボマシンの上流側圧縮機（図示されていない）から来る圧縮酸化剤、一般的には空気を受け取る環状空間１６。
【００１７】
この空間１６は、ガスフローの方向において、最初に複数の噴射システム２０から成る噴射アセンブリを含み、次に、例えばＣＭＣタイプの複合材料から作られた燃焼室２４を含み、最後に、金属材料から作られた環状ノズル４２を含む。噴射システム２０は、ダクト１８の周りに規則的に配置され、その各々は、環状外側シェルの上流側部分１２ａの上に固定された燃料噴射ノズル２２を含む（図を簡単にするため、各々の噴射ノズルに関連づけられたミキサおよびデフレクタは省略されている）。燃焼室２４は、外側軸方向延長側壁２６、内側軸方向延長側壁２８、および横断延長端部壁３０を含む。双方の側壁は、軸１０の周りで同軸であり、前記端部壁３０は、同様にＣＭＣタイプ又はその他（例えばカーボン）の高温複合材料から作られる。端部壁３０は、例えば耐火性又は金属のフラットヘッドボルトによって、側壁２６および２８の上流側端３６および３８へ固定されたマージン３２および３４を有し、燃料および酸化剤の一部分を、燃焼室２４へ噴射させる貫通開口部４０を設けられている。更に、側壁は複数の酸化剤供給開口部４１ａおよび４１ｂを含む。環状ノズル４２は、高圧タービン（図示されていない）のための入口段を形成し、通常、外側円形プラットフォーム４６と内側円形プラットフォーム４８との間に取り付けられた複数の固定ブレード４４を含む。
【００１８】
ノズルは、好ましくは複数のボルト５０で構成される第１の解放可能な固定手段を介して、ターボマシンの内側環状シェルの下流側部分１４ｂへ固定され、同時にターボマシンの外側環状シェルへ固定された支持手段４９に載せられている。
【００１９】
拡散ダクト１８から出た圧縮された酸化剤は、少なくともフローＦ１およびＦ２を含む複数のフローへ分割され、フローＦ１又はＦ２は、燃焼室２４のいずれかの側へ流れる（中央のフローＦ３は、燃焼室の中へ噴射されるために燃料と混合される）。各々の酸化剤のフローＦ１およびＦ２は、続いて供給開口部４１ａおよび４１ｂを介して燃焼室の中へ入るか、ノズル４２の外側金属プラットフォーム４６および内側金属プラットフォーム４８を通るように設けられた、貫通開口部５４および５６へ導かれ、高圧タービンのロータへの入口でノズルの固定ブレード４４を冷却する。
【００２０】
本発明において、ターボマシンを作り上げているそれら自体が金属から作られる他の部品の熱膨張係数とは非常に異なっている、熱膨張係数を有する燃焼室２４は、燃焼室の周りで規則的に配置された複数の可撓性舌状物５８および６０によって、内側および外側の環状シェルの間で定位置へ確実に保持される。これら固定舌状物の第１の部分（舌状物５８を参照）は、外側環状シェル１２ａ、１２ｂと燃焼室の外側側壁２６との間に取り付けられ、舌状物の第２の部分（例えば舌状物６０）は、内側環状シェル１４ａ、１４ｂと燃焼室の内側側壁２８との間に取り付けられる。
【００２１】
図１Ｂおよび図１Ｃで示されるように、金属材料から作られた各々の可撓性固定舌状物は、実質的に三角形の形状であり、その基底６２および６４を介して、金属リング６６ａおよび６６ｂへろう付け又は溶接されるか、それらと一体に形成される。リングは、第１の固定手段５２および６８によって、外側金属環状シェル１２又は内側金属環状シェル１４の一方又は他方へ固定される。舌状物の頂点７０および７２は、第２の固定手段７４および７６を使用して、酸化剤供給開口部４１ａおよび４１ｂの全て又はいくつかを介して、複合材料燃焼室の外側側壁２６又は内側側２８へ固定される。これらの酸化剤供給開口部は、燃焼室に空気を供給する希釈孔および／または一次孔であってよい（特に、いわゆる「ショート」燃焼室構成において）。舌状物の数は、これらの孔の数に比例し、この数は、一般的に噴射ノズルの数と等しいか、前記数の倍数と等しい（例えば、もし燃焼室が２０個の噴射ノズルを有し、各々の噴射ノズルが３つの希釈孔を有するならば、６０個の舌状物が使用される）。
【００２２】
図１Ａは、本発明の第１の実施形態を示す。この実施形態では、舌状物の第２の端を形成する頂点７０および７２は、それぞれカラー７４および７６でクリンプされることによって、燃焼室の外側側壁２６および内側側壁２８に固定される。カラー７４および７６は、燃焼室の火床側から、酸化剤供給開口部４１ａおよび４１ｂを通して挿入され、一度クリンプが行われると、燃焼室の壁へ舌状物を保持するように働く。供給開口部（希釈孔又は一次孔）の実際の径は、カラーと合っており、カラーの外端（燃焼室の火床側にある）は、火炎の捕獲を避けるため丸くされる。
【００２３】
リング６６ａおよび６６ｂによって相互結合される舌状物の第１の端を形成する基底６２および６４は、好ましくは、内側環状シェル１４ａ、１４ｂおよび外側環状シェル１２ａ、１２ｂの上流側および下流側部分を一緒に結合する、既存のフランジの間に保持され、好ましくはボルト型の固定手段５２および６８によって確実に保持される。
【００２４】
図２に示される変形では、内側環状シェル１４ｂへ固定される舌状物６０は、（任意に一定の幅を有する）薄い金属ストリップの形状をしており、各々の金属ストリップは、金属リング７５へ溶接された第１の端を有する。金属リング７５は、フランジの間に締め付けられず、その代わりに、例えばボルトタイプの固定手段７７によって内側環状シェルの下流側部分１４ｂへ直接固定される。有利には、および取り付けを容易にするため、これら舌状物の第２の端は、金属部品７９で構成される。
【００２５】
ガス流は、円形「スプリングブレード」ガスケット８０および８２によって燃焼室２４とノズル４２との間でシーリングされる。ガスケット８０および８２は、ノズルの外側プラットフォーム４６および内側プラットフォーム４８の溝８４および８６の中に取り付けられ、前記ガスケットに対する押圧面を形成する、燃焼室の下流側端８８および９０を直接押圧する。各々のガスケットは、ノズルへ固定された円形スプリングブレードタイプの弾性要素９２および９４によって、燃焼室の対応する端へ押し付けられる。１つの変形（図示されていない）では、ガスケットは、燃焼室の下流側端を直接押圧する必要はなく、その代わりに、通常ろう付けによって、又は通常は少ないが「ｐｉｎ’ｓａｇｅ（ピンセージ）」として知られるインプラント技術によって、前記下流側端へ嵌め込まれた複合材料のリングを押圧する。
【００２６】
燃焼室とタービンとの間のガスフローは、第１にオメガ型円形ガスケット９６によって密封され、第２に他の円形ガスケット１００によってシーリングされる。ガスケット９６は、内側環状シェル１４のフランジの中の円形溝９８に取り付けられ、ノズルの内側円形プラットフォーム４８と直接接触する。ガスケット１００は、「スプリングブレード」型ガスケットであり、ノズルの外側円形プラットフォーム４６の円形溝１０２に取り付けられ、外側環状シェルの下流側部分１２ｂの円形リム１０４と直接接触する１つの端を有する。
【００２７】
図３に示される本発明の第２の実施形態では、舌状物７０および７２の第２の端は、それぞれインサートを介して燃焼室の外側側壁２６および内側側壁２８へ固定される。各々のインサートは、相互に固定された（有利にはろう付け又は溶接によって）２つの同軸部分を含む。一方の同軸部分は、壁の火床側へ押し付けられるカラー７４ａおよび７６ａを含み、他方の同軸部分は、カラーを取り巻くリング７４ｂおよび７６ｂの形状をしており、舌状物のアイレットを形成する第２の端を壁に押し付ける。前述した実施形態と同じように、希釈孔又は一次孔の実際の径は、カラーによって占められる。カラーの外端は、火炎の捕獲を避けるため丸くされる。
【００２８】
有利には、舌状物５８は、その第２の端７０の近くに形成された開口５８ａを有することができる。開口５８ａは、組み立ての後で供給を容易にするため、噴射開口部４１ａと整列させられる。更に、図示された例では、この舌状物の第１の端は、フランジの間に取り付けられたリングへ溶接される（図１Ａで示されるように）のではなく、外側環状シェル１２へ固定されたキー手段１０６へろう付けされる。
【００２９】
これまでの全ての構成において、固定舌状物の可撓性は、高温時に複合材料燃焼室と環状金属シェルとの間で現れる熱膨張差を吸収するように働き、同時に燃焼室が適切に保持および配置されることを保証する。更に、これらの舌状物のアンカーポイントとして酸化剤供給開口部を使用することは、組み立てを容易にし、一般的に容積を最少化する。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態を構成する、ターボマシンの中央領域を軸方向に切断したときの半分を示す断面図である。
【図１Ｂ】燃焼室の外壁の可撓性固定舌状物の例を示す。
【図１Ｃ】燃焼室の内壁の可撓性固定舌状物の例を示す。
【図２】代替の結合構成を使用して、図１Ａの一部分を拡大して示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を構成する、ターボマシンの中央領域を軸方向に切断したときの半分を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  長手方向軸
１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ  金属部分
１６  環状空間
１８  環状拡散ダクト
２０  噴射システム
２２  燃料噴射ノズル
２４  燃焼室
２６  外側軸方向延長側壁
２８  内側軸方向延長側壁
３０  横断延長端部壁
３２、３４  マージン
３６、３８、８８、９０  上流側端
４０  貫通開口部
４１ａ、４１ｂ  酸化剤供給開口部
４２  環状ノズル
４４  固定ブレード
４６  外側円形プラットフォーム
４８  内側円形プラットフォーム
４９  支持手段
５０  ボルト
５２、６８、７４、７４ａ、７４ｂ、７６、７６ａ、７６ｂ、７７  固定手段
５４、５６  貫通開口部
５８、６０  可撓性舌状物
５８ａ  開口
６２、６４  基底
６６ａ、６６ｂ、７５  金属リング
７０、７２  頂点
７９  金属部品
８０、８２  円形「スプリングブレード」ガスケット
８４、８６  溝
９２、９４  円形スプリングブレード型弾性要素
９６  オメガ型円形ガスケット
９８、１０２  円形溝
１００  円形ガスケット
１０４  円形リム
１０６  キー手段
Ｆ  ガスフロー方向
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３  ガスフロー
【図１Ａ】
0003947429.tif 000002
【図１Ｂ】
0003947429.tif 000003
【図１Ｃ】
0003947429.tif 000004
【図２】
0003947429.tif 000005
【図３】
0003947429.tif 000006