(57)【要約】【課題】燃焼器部品を提供する。【解決手段】  本燃焼器部品は、中空の円筒形本体であってその少なくとも一セクション（１２２）に複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部（２６）が設けられた中空の円筒形本体を含む。円筒形本体のセクションの内面に複数のリング（１２４）を、環状ショルダ部と整列するように設けて、同様の複数の環状スロット（１２８）を形成する。円筒形本体のセクションに複数の冷却孔（１３０）をリングと半径方向に重なるように設けて、環状スロットに冷却空気を供給する。リング（１２４）の半径方向外面に複数の流れ散布体（３２）を冷却孔（１３０）と整列するように設けて、冷却孔（１３０）を通って流れる冷却空気を拡散させる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の円筒形本体であってその少なくとも一セクション（１２２）に複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部（２６）が設けられた中空の円筒形本体と、
前記円筒形本体のセクションの内面に、前記複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部（２６）と整列するように設けられ、同様の複数の環状スロット（１２８）を形成する複数のリング（１２４）と、
前記円筒形本体のセクションに、前記複数のリング（１２４）と半径方向に重なるように設けられた複数の冷却孔（１３０）であって、前記複数の環状スロットに冷却空気を供給する複数の冷却孔（１３０）と、
前記複数のリング（１２４）の半径方向外面に前記複数の冷却孔（１３０）と整列するように設けられ、該複数の冷却孔（１３０）を通って流れる冷却空気を拡散させるように構成された複数の流れ散布体（３２）と
を備える、燃焼器部品。
【請求項２】
前記複数の流れ散布体（３２）の各々が、半径方向外向きに突出しかつ半径方向外向きの凸面形頂部（３８）を有する、請求項１記載の燃焼器部品。
【請求項３】
前記複数の流れ散布体（３２）の各々が、前記複数のリング（１２４）の半径方向外側表面に固定された凸面形状の中空部品を含む、請求項１記載の燃焼器部品。
【請求項４】
前記散布体（３２）の各々が、前記リング（１２４）と一体形に形成された凸面形状の中空部品を含む、請求項１記載の燃焼器部品。
【請求項５】
前記複数の流れ散布体（３２）の各々が、鐘形状の横断面を有する、請求項２記載の燃焼器部品。
【請求項６】
各前記複数の流れ散布体（３２）が、鐘形状の横断面を有する、請求項３記載の燃焼器部品。
【請求項７】
前記セクション（１２２）が、燃焼器ライナ（１０）の前方セクションを含む、請求項１記載の燃焼器部品。
【請求項８】
前記複数の環状リング（１２４）が、前記複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部（２６）に隣接したかつ該環状ショルダ部（２６）の前方の位置において前記中空の円筒形本体のセクション（１２２）の内面の内部表面に溶接される、請求項１記載の燃焼器部品。
【請求項９】
中空の円筒形本体であってその少なくとも前方セクション（１２２）に複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部（２６）が設けられた中空の円筒形本体と、
前記円筒形本体の前方セクションの内面に、前記複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部（２６）と整列するように設けられ、同様の複数の軸方向に面した環状スロット（１２８）を形成する複数のリング（１２４）と、
前記円筒形本体の前方セクションに、前記複数のリング（１２４）と半径方向に重なるように設けられた複数の冷却孔であって、前記複数の軸方向に面した環状スロット（１２８）に冷却空気を供給する複数の冷却孔（１３０）と、
前記複数のリング（１２４）の半径方向外面に設けられた複数の円周方向に離隔した細長い流れ散布体（３２）であって、各々、前記複数の冷却孔（１３０）の各々の冷却孔と整列した半径方向外向きの凸面形頂部（３８）を備えた鐘形状の横断面を有しかつ該複数の冷却孔（１３０）を通って流れる冷却空気を拡散させるように構成された流れ散布体（３２）と
を備える燃焼器ライナ。
【請求項１０】
燃焼器ライナ（１０）を冷却する方法であって、
（ａ）前記ライナ内の複数の冷却孔（１３０）を通して該複数の冷却孔の半径方向内側で該ライナ内に形成された複数の軸方向に離隔した環状スロット（１２８）に冷却空気を供給するステップと、
（ｂ）前記複数の冷却孔（１３０）の少なくとも幾つかから流出する前記冷却空気を、２以上のほぼ対向する円周方向にその流れを拡散させることによって散布するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービン燃焼器技術に関し、より具体的には、フィルム冷却式燃焼器ライナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来型のガスタービン燃焼システムは、信頼性がありかつ効率的なタービン運転を達成するために複数燃焼器組立体を使用する。各燃焼器組立体は、円筒形ライナ、燃料噴射システム及びトランジションピースを含み、トランジションピースは、高温燃焼ガスの流れを燃焼器からタービン第１段への入口に導く。一般に、圧縮機吐出空気の一部分は、燃焼器ライナを冷却するために使用され、次に燃焼器反応ゾーン内に導入されて燃料と混合されかつ燃焼される。
【０００３】
燃焼器ライナは、燃焼過程で発生した極度の熱に曝されるので、期待寿命要件を満たすために冷却される。ライナ冷却は一般に、加圧空気の一部分を迂回させて、それをライナの外側表面に流すことによって行われる。さらに、ライナ内に形成された冷却孔を通して冷却空気流を導くことによって、該ライナの燃焼側面に沿って薄い冷却空気層が形成される。フィルム冷却と呼ばれるこの方法は、冷却孔を通しての質量流量によりライナ表面に隣接する高温燃焼ガスが希釈されまた該孔を通る流れによりライナ壁の対流冷却が行われるので、ライナへの熱負荷全体を低下させる。
【０００４】
１つの公知の構成では、フィルム冷却式燃焼器ライナは、それらの各々内に形成された１以上の環状ショルダ部を備えた一連の連結パネルセクションを含む。各ショルダ部は、該各ショルダ部に複数の冷却孔が形成された状態で、パネルセクションの内部表面に設けられた環状リングと共同して、該パネルセクションの高温ガス側に形成された下方の軸方向配向スロット又はルーバを構成する。圧縮機吐出空気は、冷却孔を通って流れかつ冷却スロットから流出して、対応するパネルセクションの高温ガス側に冷却空気のフィルムを生成する。
【０００５】
しかしながら、従来型のスロット冷却方法は、その噴流の停滞による局所的温度勾配及び高い圧力損失を生じ、そのことにより次に、ライナ寿命の短縮を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４０５０２４１号明細書
【特許文献２】米国特許第４２５９８４２号明細書
【特許文献３】米国特許第５３０７６３７号明細書
【特許文献４】米国特許第５８２３７４１号明細書
【特許文献５】米国特許第６４８４５０５号明細書
【特許文献６】米国特許第６６５１４３７号明細書
【特許文献７】米国特許第６５５４５６６号明細書
【特許文献８】米国特許第６６５５１４６号明細書
【特許文献９】米国特許第６６７５５８２号明細書
【特許文献１０】米国特許第６６８１５７８号明細書
【特許文献１１】米国特許第６８４４５２０号明細書
【特許文献１２】米国特許第７０２２９４０号明細書
【特許文献１３】米国特許第７０８６２３２号明細書
【特許文献１４】米国特許第７３７３７７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、局所的温度勾配及び高い圧力損失の影響を減少させることになるような有効かつ効率的な燃焼器ライナの冷却に対する必要性が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある態様では、本発明は、燃焼器部品に関し、本部品は、中空の円筒形本体であってその少なくとも一セクションに複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部が設けられた中空の円筒形本体と、円筒形本体のセクションの内面に環状ショルダ部と整列するように設けられ、同様の複数の環状スロットを形成する複数のリングと、円筒形本体のセクションにリングと半径方向に重なるように設けられた複数の冷却孔であって環状スロットに冷却空気を供給する複数の冷却孔と、リングの半径方向外面に冷却孔と整列するように設けられ、冷却孔を通って流れる冷却空気を拡散させるように構成された複数の流れ散布体とを備える。
【０００９】
別の態様では、本発明は、燃焼器ライナに関し、本燃焼器ライナは、中空の円筒形本体であってその少なくとも前方セクションに複数の軸方向に離隔した環状ショルダ部が設けられた中空の円筒形本体と、円筒形本体の前方セクションの内面に、ショルダ部と整列するように設けられ、同様の複数の軸方向に面した環状スロットを形成する複数のリングと、円筒形本体の前方セクションに、リングと半径方向に重なるように設けられた複数の冷却孔であって、軸方向に面した環状スロットに冷却空気を供給する複数の冷却孔と、リングの半径方向外面に設けられた複数の円周方向に離隔した細長い流れ散布体とを備えており、流れ散布体は各々、冷却孔と整列した半径方向外向きの凸面形頂部を備えた鐘形状の横断面を有しかつ該冷却孔を通って流れる冷却空気を拡散させるように構成される。
【００１０】
さらに別の態様では、本発明は、燃焼器ライナを冷却する方法に関し、本方法は、（ａ）ライナ内の複数の冷却孔を通して該孔の半径方向内側で該ライナ内に形成された複数の軸方向に離隔した環状スロットに冷却空気を供給するステップと、（ｂ）冷却孔の少なくとも幾つかから流出する冷却空気を、２以上のほぼ対向する円周方向にその流れを拡散させることによって散布するステップとを含む。
【００１１】
次に、以下に特定する図面と関連させて、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】公知の燃焼器ライナの部分切欠き斜視図。
【図２】図１から取った拡大詳細図。
【図３】図２と同様であるが、断面側面図に配向し直した図。
【図４】本発明の例示的な実施形態を示す燃焼器ライナの拡大詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
最初に図１を参照すると、公知の燃焼器ライナ１０は、前方端部１２及び後方端部１４を含む。燃焼器ライナは、その中で燃料及び空気を混合しかつ燃焼させる燃焼チャンバ１６を形成しかつ内蔵する。ライナ１０の前方端部１２には、単一の中心ノズル２０の周りに配置された複数の半径方向外側ノズル１８を含むことができるノズル組立体が取付けられる。しかしながら、ノズル組立体それ自体は、本発明の一部を形成するものではない。
【００１４】
さらに図２及び図３を参照すると、ライナ１０の前方端部１２は、端部突合せ状態で連結した複数の環状パネルで構成された中空の円筒形段付き又はショルダ付きセクション２２を含む。ライナのこのセクションの内面には一連の環状リング２４が設けられ、これら環状リング２４は、該ライナ内に形成されたそれぞれのショルダ部又は段部２６の下方に位置しかつ該それぞれのショルダ部又は段部２６を越えて延びて、それによって一連の後方に面した環状スロット２８を形成する。
【００１５】
ライナセクション２２のショルダ部２６には、円周方向に離隔した冷却孔３０の軸方向に離隔した列が形成され、これら冷却孔３０は、環状リング（又はルーバ）２４と接触状態になるように圧縮機冷却空気を導いて該冷却空気がライナの内面に沿ってフィルムを形成する。
【００１６】
次に図４を参照すると、本発明の例示的であるが非限定的な実施形態を組込んだ改良型の燃焼器セクション１２２を示している。具体的には、燃焼器セクション１２２の内面に設けられた環状リング２４の上部（又は半径方向）表面には、流れ散布体３２の環状アレイが設けられる。細長い流れ散布体３２は、スロット１２８内で冷却孔１３０の少なくとも幾つか、好ましくはその全ての半径方向下方に設置される。この例示的であるが非限定的な実施形態では、流れ散布体３２は、軸方向に延びかつその横断面がほぼ鐘形状になっており、２つの軸方向に配向された端縁部又は端部３４、３６が、逆方向に湾曲した（つまり、半径方向外向きに凸面形の）頂部３８まで上向きに湾曲した状態になっている。流れ散布体３２は、中空又は中実とすることができ、また例えば溶接を含むあらゆる適当な手段によってリング２４に対して固定することができる。散布体３２は冷却リング１２４の平坦表面上の滑らかな輪郭の突出部であるので、それら散布体３２はまた、冷却リング１２４と一体形に製作して、該散布体を付加することによって製造コストが必ずしも上昇しないようにすることができる。流れ散布体３２が冷却孔１３０に面している状態では、それらの孔を通って流れる冷却噴流は、分割されかつ散布体頂部３８の両側面に（つまり、対向する円周方向に）滑らかに逸らされ、それによってスロット１２８から流出する別の軸方向流に拡散されかつ流れの停滞領域を減少させる。その結果、圧力損失が減少しまた冷却流がより一様になり、それによって次に、冷却速度が向上しかつ高い局所的温度勾配を回避することになることを期待することができる。さらに、冷却流がスロット冷却孔１３０の両側に散布されるので、スロット冷却孔間の距離を増大させることができる。換言すると、冷却効率に悪影響を与えずに、あらゆる所定の環状列内におけるスロット冷却孔１３０の数を減少させることができる。
【００１７】
例えば凸面半円形又は三角形断面などを有する流れ散布体のようなその他の流れ散布体構成を好適なものとすることができること、またこの流れ散布体概念は、例えばトランジションピース及び同様なものなどのようなその他のタービン部品に対するその他のフィルム冷却用途に同様に適用可能であることが分るであろう。
【００１８】
現在最も実用的か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、逆に特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００１９】
１０  燃焼器ライナ
１２  前方端部
１４  後方端部
１６  燃焼チャンバ
１８  半径方向外側ノズル
２０  中心ノズル
２２  ライナセクション
２４  環状リング
２６  ショルダ部
２８  環状スロット
３０  冷却孔
３２  流れ散布体
３４、３６  端縁部
３８  散布体頂部
１２２  燃焼器セクション
１２４  冷却リング
１２８  スロット
１３０  スロット冷却孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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