(57)【要約】【課題】  特定の目標区域に向けて冷却空気をリダイレクトするよう構成されたフロースリーブ及び燃焼器ライナ構成を提供すること。【解決手段】  ガスタービン燃焼器は、前端及び後端を有するライナと、ライナを囲むフロースリーブとを含み、フロースリーブがまた前端及び後端を有し、該フロースリーブの後端が、フロースリーブを貫通して延びた複数の冷却ボアが形成された環状リングを支持し、複数の冷却ボアの少なくとも一部が、ライナの長手方向軸線に対して鋭角に形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン燃焼器において、
前端（１２）及び後端（１４）を有する燃焼ライナ（１０）と、
前記燃焼器ライナを囲むフロースリーブ（１６）と、
を備え、
前記フロースリーブもまた前端及び後端を有し、該フロースリーブの後端が、複数の冷却ボア（３６）が形成された環状リング（３２）を支持し、該複数の冷却ボア（３６）が前記リング及び前記フロースリーブを貫通して延びており、前記複数の冷却ボアの少なくとも一部が、前記燃焼器ライナの長手方向軸線に対して鋭角に形成される、
ガスタービン燃焼器。
【請求項２】
前記燃焼器ライナの後端が環状溶接部（４０）を含み、前記複数の冷却ボアが、該ボア（３６）から出る冷却流れの前記溶接部に対する衝突を引き起こすような角度にされる、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記環状溶接部が、環状バネシール（４２）に軸方向に隣接して位置し、前記複数の冷却ボアがまた前記バネシール上に冷却流れを配向する、
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
前記環状リング（３２）が、前記フロースリーブ（１６）の半径方向外向きに突出し、複数の外向きに突出するボス（３４）が形成され、前記冷却ボア（３６）が、前記ボス内に形成されて該ボスを貫通して延びる、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】
冷却孔の１つ又はそれ以上の列（２０）が、前記環状リングに軸方向に隣接して位置する、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項６】
前記複数の冷却ボア（３６）の全てが前記鋭角で形成される、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】
前記複数の冷却ボア（３６）の他のものが、異なる鋭角で形成される、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項８】
前記リング（３２）が前記ライナに取り付けられ、前記冷却ボアが前記フロースリーブ（１６）において同じ数の冷却孔と位置合わせされる、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項９】
前記リング（３２）が、前記フロースリーブ（１６）と一体的に形成される、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１０】
間に半径方向流路を備えて第２の燃焼器構成部品（１６）によって囲まれる第１の燃焼器構成部品（１０）を冷却する方法であって、
（ａ）前記第１の燃焼器構成部品（１０）上で冷却されることになる目標区域と実質的に半径方向及び軸方向で位置合わせされた状態で、前記第２の燃焼器構成部品（１６）の外面上にリング（３２）を設ける段階と、
（ｂ）前記目標区域に冷却空気を配向するように適合させるように、前記第２の燃焼器構成部品の長手方向中心軸線に対して鋭角で前記リング（３２）及び前記第２の燃焼器構成部品（１６）を貫通してボア（３６）を形成し、前記ボア（３６）への出口（３８）が前記第２の燃焼器構成部品の内面と同一平面にあることによって、前記流路を通る流れにおける圧力低下を最小限にする段階と、
を含む方法。
【請求項１１】
前記目標区域が、前記第１の燃焼器構成部品上に環状溶接部を含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記目標区域が、前記第１の燃焼器構成部品上に環状シールを含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記鋭角が、前記ボア全てにおいて均一である、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記鋭角が、前記ボアの環状列においてボア毎に異なる、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記段階（ａ）が、前記ボア（３６）が貫通して延びる複数の直立ボス（３４）を前記環状リング（３２）上に設ける段階を含む、
請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的にガスタービン燃焼技術に関し、より具体的には、特定の目標区域に向けて冷却空気を再配向するよう構成されたフロースリーブ及び燃焼器ライナ構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン燃焼システムにおいて、燃焼室ケーシングは、典型的には閉鎖前端と開放後端とを有するほぼ円筒形の構造で構成されたライナを含む。燃料は、通常、閉鎖端部にて１つ又はそれ以上の燃料ノズルを介してライナに導入され、燃焼空気は、アパーチャの円形列、又はライナに沿って軸方向に間隔を置いて配置された空気混合孔を通って流入する。これらのガスタービン燃焼ライナは通常、極めて高温で作動し、冷却目的において大部分は流入圧縮機空気に依存している。より具体的には、燃焼器ライナは通常、ライナを囲むフロースリーブに設けられた一連の冷却アパーチャに圧縮機吐出空気を流すことによって衝突冷却される。
【０００３】
場合によっては、冷却インサート又はシンブルがフロースリーブ冷却アパーチャ内に配置され、ライナ表面又は更に具体的には既知のホットスポット及び溶接部と冷却空気ジェットを密接に近接させるようにする。しかしながら、内向きに突出するシンブルは、フロースリーブとライナとの間の半径方向スペースに沿った燃焼空気の流れにおいて望ましくない圧力低下をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，６２２，８２１号公報
【特許文献２】米国特許第４，６５３，２７９号公報
【特許文献３】米国特許第４，７００，５４４号公報
【特許文献４】米国特許第４，８７５，３３９号公報
【特許文献５】米国特許第６，４８４，５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、冷却効率に悪影響を及ぼすことなく、耐久性を高め且つ圧力低下を軽減するような、局所ホットスポット及び／又は溶接部を冷却する技術に対する必要性が依然としてある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
非限定的且つ例示的な１つの態様において、本発明は、前端及び後端を有する燃焼器ライナと、該燃焼器ライナを囲むフロースリーブとを含み、フロースリーブがまた前端及び後端を有し、該フロースリーブの後端が、複数の冷却ボアが形成された環状リングを支持し、複数の冷却ボアがリング及びフロースリーブを貫通して延びており、複数の冷却ボアの少なくとも一部が、燃焼器ライナの長手方向軸線に対して鋭角に形成される、ガスタービン燃焼器に関する。
【０００７】
別の例示的な態様において、タービン燃焼器構成部品冷却構成は、冷却されることになる第１の燃焼器構成部品と、間に半径方向環状スペースを備えて第１の燃焼器構成部品を少なくとも部分的に囲み、外面上に複数のボスが形成された第２の燃焼器構成部品と、各ボス内に形成され、第１の燃焼器構成部品を通る長手方向軸線に対して鋭角で第２の燃焼器構成部品を通って延びて、冷却空気を第１の燃焼器構成部品上の目標区域に配向するようにする冷却ボアとを備え、ボスが第２の燃焼器構成部品の外面上の環状リング上に設けられ、冷却ボアの出口が、第２の燃焼器構成部品の内面と同一平面にあるようにする。
【０００８】
更に別の例示的な態様において、本発明は、間に半径方向流路を備えて第２の燃焼器構成部品によって囲まれる第１の燃焼器構成部品を冷却する方法に関し、本方法は、（ａ）第１の燃焼器構成部品上で冷却されることになる目標区域と実質的に半径方向及び軸方向で位置合わせされた状態で、第２の燃焼器構成部品の外面上にリングを設ける段階と、（ｂ）目標区域に冷却空気を配向するように適合させるように、第２の燃焼器構成部品の長手方向中心軸線に対して鋭角でリング及び第２の燃焼器構成部品を貫通してボアを形成し、ボアへの出口が第２の燃焼器構成部品の内面と同一平面にあることによって、流路を通る流れにおける圧力低下を最小限にする段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来のガスタービン燃焼器ライナの部分切り欠き斜視図。
【図２】燃焼器ライナに近接した燃焼器フロースリーブ内の従来のシンブル構成の部分斜視図。
【図３】本発明の非限定的且つ例示的な実施形態による、方向性冷却リングの部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の非限定的且つ例示的な実施形態を以下で明らかにされる図面と共に詳細に説明する。
【００１１】
ここで、図１及び２を参照すると、従来のタービン燃焼器ライナ１０は、前端１２及び後端１４を有する、ほぼ円筒形のセグメント化された本体を含む。前端１２は通常、燃料を燃焼室に供給するための１つ又はそれ以上の燃料ノズルをライナ内に取り付けるライナキャップハードウェア（図示せず）によって閉鎖される。ライナの反対側すなわち後端は通常、タービンの第１段に高温の燃焼ガスを供給する管状移行部品に固定される。しかしながら、本発明は、図１に示すようなライナ、又は燃焼器ライナでの使用に限定されない。以下で説明する本発明は、冷却空気が必要とされるあらゆる高温のガス通路燃焼器構成部品に適用可能である。
【００１２】
典型的な公知の構成において、空気希釈又は空気混合孔の複数の軸方向に離間した円周方向列が、ライナの後端１４に向けて、すなわちライナの下流側にある移行部品に近接した周囲のフロースリーブ１６内に形成される。空気希釈又は空気混合孔の３つの列１８、２０、２２が図示されているが、列の数及び各列内の孔の数は変えることができる。
【００１３】
シンブル２４は、列１８及び２０には図示されているが、列２２には図示されていない。各シンブル２４は、フロースリーブの外側表面と係合するフランジ２８と共に、ライナ又は他の構成部品の内部に空気を供給するための中央開口を定めるほぼ円筒形壁２６を含む。従って、ライナが挿入される孔の代わりに、シンブル壁２６により定められる孔がライナに空気を供給するように適合される。
【００１４】
シンブル２４の説明図は、単に背景の目的に過ぎず、シンブルがライナとフロースリーブとの間の環状スペース３０内に突出して、冷却空気をライナ表面に近接させるが、フロースリーブとライナ間の半径方向スペース３０内での空気の軸方向流れにおいて望ましくない圧力低下も生じることに留意されたい。
【００１５】
非限定的且つ例示的な実施形態では、リング又はバンド３２は、冷却孔３６が形成される場所に直立ボス３４を備える。リング又はバンド３２は、フロースリーブ１６の近傍に延び、冷却孔の列（例えば、列２２）を覆う。冷却孔又はボア３６は、フロースリーブ内の冷却孔３８と位置合わせされ、全部ではないがボア３６の少なくとも一部が、ライナの長手方向軸線に対して鋭角で穴開けされ又は他の方法で形成される。加えて、リング又はバンド３２、更により有意には、ボス３４がフロースリーブから離れて半径方向に突出するので、フロースリーブ１６とライナ１０との間の環状スペース３０内に突出するものは存在せず、その結果、当該スペースにおける圧力低下が最小になる。同時に、リング又はフランジ３２及びボス３４の厚みにより、ボア３６から出る冷却ジェットの方向性の特徴が実施可能になる。リング又はバンド３２は、溶接又は他の好適な手段によりフロースリーブに取り付けることができ（特に、改造応用において）、又はフロースリーブ１６と一体的に形成することができる。リング又はバンド３２は、冷却孔の何れか又は全ての列１８、２０、２２、その他に適用することができ、ボア３６の角度は、全体を通じて均一とすることができ、或いは、必要に応じて個々に又は列毎に変えて、何らかの所望の方向性冷却結果を得るようにすることができる。この点に関して、冷却ボア角度は、指定された目標区域に応じて、列全体で均一にすることができ、或いは列内で変えることもできる。
【００１６】
図示の実施形態では、リング又はバンド３２は、例えば列２２の孔３８を覆っている。この列は、後方ライナセクションが共に溶接される場所（溶接部４０参照）、及びバネの環状アレイ（フラシールとしても知られる、シール４２参照）を含むシールがライナに固定されて、シール及びフロースリーブ間のスペース内に挿入される移行部品とシール係合するようになる場所にほぼ半径方向及び軸方向に隣接して位置している点で、例証として興味深い。従って、溶接部４０及び／又はシール４２は、この実施例では目標区域と考えることができる。しかしながら、本明細書で説明される冷却技術は、方向性冷却が求められる他の種々の用途で用いることができる。
【００１７】
現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に添付の請求項の技術的思想及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な構成を保護するものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００１８】
１０  燃焼ライナ
１２  前端
１４  後端
１６  フロースリーブ
１８、２０、２２  空気希釈又は空気混合孔の列
２４  シンブル
３０  環状スペース
３８  冷却孔
４２  シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010159747.tif 000005