JP5109719B2 - Liner support structure - Google Patents

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Description

本発明は、航空機エンジンのアフターバーナのライナーを支持する部品として好適なブラケットを備えたライナー支持構造に関する。 The present invention relates to a liner support structure provided with a bracket suitable as a part for supporting a liner of an afterburner of an aircraft engine.

図4は、従来の一般的な航空機エンジンの概略構成を示す図である。図4において、航空機エンジン1は、回転して空気を取り入れるファン2と、空気を圧縮する圧縮機3と、空気と燃料を混合して燃焼させる燃焼器4と、燃焼器4で発生した高温ガスで駆動される高圧タービン5及び低圧タービン6と、低圧タービン6からの高温ガス(タービン排気ガス)とバイパス流路8から排出される低温の空気を混合するミキサ7と、タービン排気ガス中で燃料を再燃焼させてエンジン推力を増大させるアフターバーナ9とを備える(例えば、下記特許文献1を参照)。   FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional general aircraft engine. In FIG. 4, the aircraft engine 1 includes a fan 2 that rotates to take in air, a compressor 3 that compresses air, a combustor 4 that mixes and burns air and fuel, and a high-temperature gas generated in the combustor 4. The high-pressure turbine 5 and the low-pressure turbine 6 driven by the engine, the mixer 7 that mixes the high-temperature gas (turbine exhaust gas) from the low-pressure turbine 6 and the low-temperature air discharged from the bypass passage 8, and fuel in the turbine exhaust gas And an afterburner 9 that increases engine thrust by reburning (see, for example, Patent Document 1 below).

アフターバーナ9は、エンジンケーシング13に支持された中空円筒型のライナー10と、燃焼を噴射する燃料噴霧器11と、混合ガスのうず流を形成する火炎保持器12とを備える。ライナー10をエンジンケーシング13で支持するため、従来では、図5に示すように、ボルト穴を有するボス15をライナー10の外周部に溶接し、ライナー10を、ボス15を介してボルト17によりケーシング13に固定していた。なお、図5において符号16は、溶接部を示す。   The afterburner 9 includes a hollow cylindrical liner 10 supported by an engine casing 13, a fuel sprayer 11 that injects combustion, and a flame holder 12 that forms a vortex flow of the mixed gas. In order to support the liner 10 by the engine casing 13, conventionally, as shown in FIG. 5, a boss 15 having a bolt hole is welded to the outer periphery of the liner 10, and the liner 10 is casing by a bolt 17 through the boss 15. 13 was fixed. In addition, the code | symbol 16 in FIG. 5 shows a welding part.

航空機エンジン1において、エンジンケーシング13は比較的低温であるが、高温ガスに曝されるアフターバーナ9のライナー10は高温であり、その温度差によって熱膨張差が生じる。また、エンジンケーシング13にはエンジン運転による振動が伝わる。   In the aircraft engine 1, the engine casing 13 has a relatively low temperature, but the liner 10 of the afterburner 9 exposed to the high-temperature gas has a high temperature, and a difference in thermal expansion occurs due to the temperature difference. Further, vibration due to engine operation is transmitted to the engine casing 13.

特開2006−10179号公報(図5)Japanese Patent Laying-Open No. 2006-10179 (FIG. 5)

しかしながら、図5に示した、ボス15を用いた従来のライナー支持構造では、ボス15の剛性が高すぎるために、上述したエンジンケーシング13とライナー10の熱膨張差を吸収できず、また、エンジンケーシング13からの振動が吸収されずにそのままライナー10に伝わる。このため、ライナー10とボス15との溶接部16に大きな応力が作用し、溶接部16の寿命を短くする懸念がある。
また、このような問題は、ライナー10の支持構造に限られず、熱膨張差を生じたり一方が振動したりする2つの要素を結合する場合にも同様に起こりうる。
However, the conventional liner support structure using the boss 15 shown in FIG. 5 cannot absorb the difference in thermal expansion between the engine casing 13 and the liner 10 described above because the rigidity of the boss 15 is too high. The vibration from the casing 13 is transmitted to the liner 10 as it is without being absorbed. For this reason, there is a concern that a large stress acts on the welded portion 16 between the liner 10 and the boss 15 to shorten the life of the welded portion 16.
In addition, such a problem is not limited to the support structure of the liner 10, and can also occur when two elements that cause a difference in thermal expansion or one of them vibrates are coupled.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、2つの要素間の熱膨張差および振動を吸収できるブラケット備えたライナー支持構造を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of said problem, and makes it a subject to provide the liner support structure provided with the bracket which can absorb the thermal expansion difference and vibration of two elements.

上記の課題を解決するため、ブラケットを備えたライナー支持構造は、以下の技術的手段を採用する。
(1)互いに対向する第1要素と第2要素の間に配置され第1要素と第2要素の各々に固定されることで第2要素を第1要素に対して固定するためのブラケットは、全体が板状部材によって形成されており、ブラケットと第1要素との接合部からブラケットと第2要素との接合部までの部位を構成するU字状又はC字状に湾曲した変位吸収構造部を有する。
In order to solve the above problems, the liner support structure including the bracket employs the following technical means.
(1) first element and a bracket for fixing the second element being fixed to each of the arranged first and second elements between the second element relative to the first element opposite the one another The displacement absorbing structure is entirely formed of a plate-like member, and is curved in a U-shape or C-shape that forms a portion from the joint portion between the bracket and the first element to the joint portion between the bracket and the second element. part to have a.

上記のブラケットは、ブラケットの全体が板状部材によって形成されており、ブラケットと第1要素との接合部からブラケットと第2要素との接合部までを構成するU字状又はC字状に湾曲した変位吸収構造部を備えるので、従来の剛性の高いボスと異なり、第1要素と第2要素の離間方向に伸縮する機能(可撓性)を有する。このため、第1要素と第2要素の熱膨張差および振動を吸収することができる。
また、変位吸収構造部がU字状又はC字状に湾曲した形状を有するので、ブラケットと第1要素との接合部からブラケットと第2要素との接合部の範囲では、変曲点なく滑らかに曲がっている。このため、ある特定の部位に応力が集中することがなく、変位吸収構造部の全体に応力が分散される効果が生じるので、ブラケット自身の疲労寿命を長くすることができる。
In the above bracket, the entire bracket is formed of a plate-like member, and is bent into a U shape or a C shape that constitutes a portion from the joint portion between the bracket and the first element to the joint portion between the bracket and the second element. Since the displacement absorbing structure portion is provided, unlike the conventional highly rigid boss, it has a function (flexibility) of expanding and contracting in the separating direction of the first element and the second element. For this reason, the thermal expansion difference and vibration of the first element and the second element can be absorbed.
In addition, since the displacement absorbing structure portion has a U-shaped or C-shaped curved shape, there is no inflection point in the range from the joint portion between the bracket and the first element to the joint portion between the bracket and the second element. It is bent to. For this reason, the stress is not concentrated on a specific part, and the effect that the stress is dispersed throughout the displacement absorbing structure part is produced, so that the fatigue life of the bracket itself can be extended.

(2)また、上記のブラケットにおいて、前記変位吸収構造部を2つ備え、該2つの変位吸収構造部は、互いの凹側を向かい合わせにして第1要素側と第2要素側の一方又は両方において端部同士が結合されている。 (2) Further, in the bracket described above, the two displacement absorbing structures are provided, and the two displacement absorbing structures are either one of the first element side and the second element side with the concave sides facing each other. The ends are joined together in both.

上記の構成によれば、2つの変位吸収構造部を一体的に備えたブラケットが構成されるので、第1要素と第2要素の間に複数のブラケットを設ける場合に、部品数を削減できる。   According to said structure, since the bracket which integrally provided the two displacement absorption structure parts is comprised, when providing a several bracket between a 1st element and a 2nd element, a number of parts can be reduced.

(3)また、本発明は、航空機エンジンにおけるアフターバーナのライナーを、これを囲むエンジンケーシングに固定するためのライナー支持構造であって、上記(1)又は(2)に記載のブラケットを複数備え、複数のブラケットは前記エンジンケーシングと前記ライナーの間に周方向に間隔をおいて配置されるとともに、前記エンジンケーシングと前記ライナーの各々に固定されている、ことを特徴とする。 (3) Further, the present invention is a liner support structure for fixing an afterburner liner in an aircraft engine to an engine casing surrounding the liner, and includes a plurality of brackets according to the above (1) or (2). The plurality of brackets are disposed between the engine casing and the liner at circumferential intervals, and are fixed to each of the engine casing and the liner.

本発明のライナー支持構造によれば、航空機エンジンのアフターバーナのライナー支持構造の疲労寿命を長くすることができる。   According to the liner support structure of the present invention, the fatigue life of the liner support structure of the afterburner of an aircraft engine can be extended.

本発明によれば、第1要素と第2要素の熱膨張差および振動を吸収でき、支持構造の寿命を長くすることができる。   According to the present invention, the difference in thermal expansion and vibration between the first element and the second element can be absorbed, and the life of the support structure can be extended.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の第1実施形態にかかるブラケット21及びこれを備えたライナー支持構造20の構成を示す図である。なお、以下では、航空機エンジンのライナー支持構造20に適用した実施形態について説明するが、参考例では、熱膨張差を生じたり一方が振動したりする2つの要素を結合するためのブラケットに広く適用できる。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a bracket 21 and a liner support structure 20 including the bracket 21 according to the first embodiment of the present invention. In the following, an embodiment applied to the liner support structure 20 of an aircraft engine will be described. However, in the reference example, the embodiment is widely applied to a bracket for joining two elements that cause a difference in thermal expansion or one of which vibrates. it can.

図1に示すライナー支持構造20において、第1要素としてのエンジンケーシング13と第2要素としてのライナー10の間にブラケット21が配置されている。
エンジンケーシング13及びライナー10は、それぞれ、航空機エンジンにおけるエンジンケーシング13及びアフターバーナのライナー10であり、適用される航空機エンジンは例えば図4に示した航空機エンジン1であるが、これに限定されず他の形態の航空機エンジンであっても良い。本実施形態では、複数のブラケット21が、エンジンケーシング13とライナー10の間に周方向に間隔をおいて配置されている。
In the liner support structure 20 shown in FIG. 1, a bracket 21 is disposed between an engine casing 13 as a first element and a liner 10 as a second element.
The engine casing 13 and the liner 10 are respectively an engine casing 13 and an afterburner liner 10 in an aircraft engine, and the applied aircraft engine is, for example, the aircraft engine 1 shown in FIG. It may be an aircraft engine of the form. In the present embodiment, the plurality of brackets 21 are disposed between the engine casing 13 and the liner 10 at intervals in the circumferential direction.

図1において、ブラケット21は、第1要素としての中空円筒状のエンジンケーシング13と第2要素としての中空円筒状のライナー10の各々に固定されることでライナー10をエンジンケーシング13に対して固定するための部品であり、全体が板状部材によって形成されている。すなわちブラケット21は板状部材である。   In FIG. 1, a bracket 21 is fixed to each of a hollow cylindrical engine casing 13 as a first element and a hollow cylindrical liner 10 as a second element, thereby fixing the liner 10 to the engine casing 13. The whole is formed of a plate-like member. That is, the bracket 21 is a plate-like member.

図1に示すように、ブラケット21は、ブラケット21と第1要素であるエンジンケーシング13との接合部からブラケット21と第2要素であるライナー10との接合部までの部位を構成するU字状又はC字状に湾曲した変位吸収構造部22を有する。この変位吸収構造部22は、第1要素であるエンジンケーシング13と第2要素であるライナー10との離間方向に伸縮する機能(可撓性)を有している。すなわち、ブラケット21によってライナー10がエンジンケーシング13に対して弾性的に支持されている。   As shown in FIG. 1, the bracket 21 has a U shape that forms a part from a joint portion between the bracket 21 and the engine casing 13 as the first element to a joint portion between the bracket 21 and the liner 10 as the second element. Or it has the displacement absorption structure part 22 curved in C shape. The displacement absorbing structure 22 has a function (flexibility) of expanding and contracting in the separating direction between the engine casing 13 as the first element and the liner 10 as the second element. That is, the liner 10 is elastically supported by the bracket 21 with respect to the engine casing 13.

上記の変位吸収構造部22は、エンジンケーシング13とライナー10の熱膨張差を適切に吸収でき、エンジンケーシング13からの振動を適切に減衰させることができ、かつ適度な剛性(硬さ)でライナー10を支持できるように、材質、大きさ、形状等を設定するのがよい。
なお、変位吸収構造部22における湾曲部は、曲率一定の円弧形状に限られず、位置によって曲率が異なる湾曲形状であってもよい。
The displacement absorbing structure 22 can appropriately absorb the difference in thermal expansion between the engine casing 13 and the liner 10, can appropriately attenuate the vibration from the engine casing 13, and has a proper rigidity (hardness). The material, size, shape, etc. are preferably set so that 10 can be supported.
In addition, the curved part in the displacement absorption structure part 22 is not restricted to circular arc shape with a constant curvature, The curved shape from which a curvature changes with positions may be sufficient.

本実施形態において、ブラケット21は、ボルト23及びナット24によって、エンジンケーシング13と接合されている。ライナー10の内側からボルトを挿入できるように、ライナー10にはボルト挿通用穴10aが形成されている。なお、ブラケット21とエンジンケーシング13は、可能であれば、リベット、溶接など他の接合手段によって接合されてもよい。   In the present embodiment, the bracket 21 is joined to the engine casing 13 by a bolt 23 and a nut 24. A bolt insertion hole 10 a is formed in the liner 10 so that a bolt can be inserted from the inside of the liner 10. Note that the bracket 21 and the engine casing 13 may be joined by other joining means such as rivets and welding, if possible.

図1の構成例において、ブラケット21は、リベット25によって、ライナー10と接合されている。なお、ブラケット21とライナー10は、可能であれば、ボルト及びナット、溶接など他の接合手段によって接合されてもよい。   In the configuration example of FIG. 1, the bracket 21 is joined to the liner 10 by a rivet 25. Note that the bracket 21 and the liner 10 may be joined by other joining means such as bolts, nuts, and welding, if possible.

図1の構成例において、ブラケット21は、変位吸収構造部22を2つ備え、2つの変位吸収構造部22は、互いの凹側を向かい合わせにして配置され、第1要素であるエンジンケーシング13側において端部同士が結合されている。なお、図1の構成例に代えて、2つの変位吸収構造部22は、第2要素であるライナー10側で互いの端部同士が連結されてもよく、エンジンケーシング13側とライナー10側の両方で互いの端部同士が連結されてもよい。また、ブラケット21は、全体が円形又はこれに近い円状、または楕円形またはこれに近い楕円状であってもよい。   In the configuration example of FIG. 1, the bracket 21 includes two displacement absorbing structure portions 22. The two displacement absorbing structure portions 22 are arranged with their concave sides facing each other, and the engine casing 13 as the first element. The ends are joined on the side. In addition, instead of the configuration example of FIG. 1, the two displacement absorbing structure portions 22 may be connected to each other at the liner 10 side, which is the second element, and between the engine casing 13 side and the liner 10 side. Both ends may be connected to each other. Further, the bracket 21 may be entirely circular or a circular shape close thereto, or an elliptical shape or an elliptical shape close thereto.

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

本実施形態によれば、ブラケット21の全体が板状部材によって形成されており、ブラケット21と第1要素であるエンジンケーシング13との接合部からブラケット21と第2要素であるライナー10との接合部までを構成するU字状に湾曲した変位吸収構造部22を備えるので、図4に示した剛性の高い従来のボス15と異なり、第1要素であるエンジンケーシング13と第2要素であるライナー10の離間方向に伸縮する機能(可撓性)を有する。このため、第1要素であるエンジンケーシング13と第2要素であるライナー10の熱膨張差および振動を吸収することができる。また、本実施形態のように航空機エンジンのアフターバーナのライナー支持構造20に適用することにより、ライナー支持構造20の疲労寿命を長くすることができる。   According to the present embodiment, the entire bracket 21 is formed by a plate-like member, and the joint between the bracket 21 and the liner 10 as the second element is joined from the joint portion between the bracket 21 and the engine casing 13 as the first element. Unlike the conventional rigid boss 15 shown in FIG. 4, the engine casing 13 that is the first element and the liner that is the second element are provided. 10 has a function (flexibility) of expanding and contracting in the separating direction. For this reason, the difference in thermal expansion and vibration between the engine casing 13 as the first element and the liner 10 as the second element can be absorbed. Moreover, the fatigue life of the liner support structure 20 can be extended by applying to the liner support structure 20 of the afterburner of an aircraft engine like this embodiment.

ここで、図3に示す参考例のように、例えば、エンジンケーシング13側の接合部からライナー10側の接合部までを構成する部位を、直線部30a〜30cと、比較的小さな曲率半径をもつ湾曲部30d,30eとから構成される台形のような形状のブラケット30も考えられる。しかし、このような構成では、ブラケット30に荷重が作用したときに、小さな曲率半径をもつ湾曲部30d,30eに応力が集中するため、ブラケット30の疲労寿命を大きく低下させる要因となる。一方、図1に示した本実施形態によれば、変位吸収構造部22がU字状又はC字状に湾曲した形状を有するので、ブラケット21と第1要素であるエンジンケーシング13との接合部からブラケット21と第2要素であるライナー10との接合部の範囲では、変曲点なく滑らかに曲がっている。このため、ある特定の部位に応力が集中することがなく、変位吸収構造部22の全体に応力が分散される効果が生じるので、ブラケット21自身の疲労寿命を長くすることができる。   Here, as in the reference example shown in FIG. 3, for example, the portions that form the joint portion on the engine casing 13 side to the joint portion on the liner 10 side have straight portions 30 a to 30 c and a relatively small radius of curvature. A trapezoidal shaped bracket 30 composed of the curved portions 30d and 30e is also conceivable. However, in such a configuration, when a load is applied to the bracket 30, stress concentrates on the curved portions 30 d and 30 e having a small radius of curvature, which is a factor that greatly reduces the fatigue life of the bracket 30. On the other hand, according to the present embodiment shown in FIG. 1, the displacement absorbing structure portion 22 has a U-shaped or C-shaped shape, so that the joint portion between the bracket 21 and the engine casing 13 as the first element. In the range of the joint portion between the bracket 21 and the liner 10 as the second element, it is smoothly bent without an inflection point. For this reason, since stress does not concentrate on a certain specific part and the effect that stress is disperse | distributed to the whole displacement absorption structure part 22 arises, the fatigue life of bracket 21 itself can be lengthened.

本実施形態の構成によれば、2つの変位吸収構造部22を一体的に備えたブラケット21が構成されるので、本実施形態のようにエンジンケーシング13とライナー10との間に複数のブラケット21を設ける場合でも、部品数を削減できる。   According to the configuration of the present embodiment, since the bracket 21 integrally including the two displacement absorbing structure portions 22 is configured, a plurality of brackets 21 are provided between the engine casing 13 and the liner 10 as in the present embodiment. The number of parts can be reduced even when providing.

図2は、本発明の第2実施形態にかかるブラケット21及びこれを備えたライナー支持構造20の構成を示す図である。
上述した第1実施形態と異なり、本実施形態では、1つのブラケット21において1つの変位吸収構造部22を有する。その他の構成及びその変形例については、第1実施形態と同様である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the bracket 21 and the liner support structure 20 including the bracket 21 according to the second embodiment of the present invention.
Unlike the first embodiment described above, in this embodiment, one bracket 21 has one displacement absorbing structure 22. About another structure and its modification, it is the same as that of 1st Embodiment.

本実施形態の構成によっても、変位吸収構造部22によって第1要素であるエンジンケーシング13と第2要素であるライナー10の熱膨張差および振動を吸収することができる。また、本実施形態のように航空機エンジンのアフターバーナのライナー支持構造20に適用することにより、ライナー支持構造20の疲労寿命を長くすることができる。   Also with the configuration of the present embodiment, the displacement absorbing structure 22 can absorb the difference in thermal expansion and vibration between the engine casing 13 as the first element and the liner 10 as the second element. Moreover, the fatigue life of the liner support structure 20 can be extended by applying to the liner support structure 20 of the afterburner of an aircraft engine like this embodiment.

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明の第1実施形態のかかるブラケット及びこれを備えたライナー支持構造の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of this bracket of 1st Embodiment of this invention, and a liner support structure provided with the same. 本発明の第2実施形態のかかるブラケット及びこれを備えたライナー支持構造の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of this bracket of 2nd Embodiment of this invention, and a liner support structure provided with the same. 参考例のライナー支持構造の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the liner support structure of a reference example. 従来の一般的な航空機エンジンの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conventional common aircraft engine. 従来のライナー支持構造を示す図である。It is a figure which shows the conventional liner support structure.

符号の説明Explanation of symbols

10 ライナー(第2要素)
10a ボルト挿通用穴
13 エンジンケーシング(第1要素)
20 ライナー支持構造
21 ブラケット
22 変位吸収構造部
23 ボルト
24 ナット
25 リベット
10 Liner (second element)
10a Bolt insertion hole 13 Engine casing (first element)
20 Liner support structure 21 Bracket 22 Displacement absorption structure 23 Bolt 24 Nut 25 Rivet

Claims (1)

航空機エンジンにおけるアフターバーナのライナーを、これを囲むエンジンケーシングに固定するためのライナー支持構造であって、
互いに対向するエンジンケーシングライナーの間に配置されエンジンケーシングライナーの各々に固定されることでライナーエンジンケーシングに対して固定するための複数のブラケットを備え
該ブラケットは全体が板状部材によって形成されており、
ブラケットは、ブラケットとエンジンケーシングとの接合部からブラケットとライナーとの接合部までの部位を構成するU字状又はC字状に湾曲した変位吸収構造部を有し、
ブラケットは、前記変位吸収構造部を2つ備え、該2つの変位吸収構造部は、互いの凹側を向かい合わせにしてエンジンケーシング側とライナー側の一方又は両方において端部同士が結合されており、
前記複数のブラケットは前記エンジンケーシングと前記ライナーの間に周方向に間隔をおいて配置されるとともに、前記エンジンケーシングと前記ライナーの各々に固定されており、
前記ブラケットは、エンジンケーシングからライナーに向かう方向において、エンジンケーシングの位置からライナーの位置までの部分全体が湾曲している、ことを特徴とするライナー支持構造
A liner support structure for fixing an afterburner liner in an aircraft engine to an engine casing surrounding the liner.
Comprising a plurality of brackets for securing the liner to the engine casing by being secured to each of the deployed engine casing and the liner between the engine casing and the liner which are opposite to each other,
The bracket is entirely formed of a plate-shaped member,
Brackets have a displacement absorbing structure that is curved in a U-shaped or C-shaped constitutes a part of to the junction between the bracket and the liner from the junction between the bracket and the engine casing,
The bracket has two displacement absorbing structures, and the two displacement absorbing structures are joined to each other at one or both of the engine casing side and the liner side with the concave sides facing each other. ,
The plurality of brackets are circumferentially spaced between the engine casing and the liner, and are fixed to each of the engine casing and the liner,
The bracket support structure , wherein the bracket is curved in its entirety from the position of the engine casing to the position of the liner in the direction from the engine casing to the liner .
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