(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器アセンブリ（１４）の冷却通路（１０７）に冷却空気を導くためのシンブル（１００）であって、当該シンブル（１００）が、
スリーブ（１０６）から、該スリーブ（１０６）と燃焼器ライナー（６０）又はトランジションピース（７０）との間に画成される冷却通路（１０７）へと延在する外面（１０３）と、
その反対側の内面（１０１）であって、前記内面（１０１）が第１開口部と、第１開口部の下流の第２開口部と、それらの間に延在する流路（１０２）とを画成しており、流路（１０２）が、収束部（１１２）と、収束部の下流の回復部（１１６）とを有していて、収束部が第１開口部から回復部まで減少する直径を有しており、回復部がその全域で一定の直径を有する内面（１０１）と、
前記外面（１０３）によって少なくとも部分的に画成されるリップ部（１０４）であって、前記スリーブ（１０６）から延在するレッジ部（１０８）と係合するリップ部（１０４）と
を備えており、前記収束部（１１２）が円錐台部を含んでいて、円錐台部の直径がその上流端部からその下流端部まで減少し、前記収束部（１１２）が第１開口部から円錐台部に延在する入口部（１１４）をさらに有していて、入口部の直径が円錐台部の直径よりも大きい、シンブル（１００）。
【請求項２】
前記流路（１０２）がさらに回復部（１１６）の下流の拡散部（１１８）を有していて、拡散部が回復部から第２開口部まで増大する直径を有する、請求項１記載のシンブル（１００）。
【請求項３】
前記内面（１０１）が冷却通路（１０７）から流路（１０２）内に空気を導くように構成された壁開口部を画成する、請求項１記載のシンブル（１００）。
【請求項４】
前記壁開口部が円形である、請求項３記載のシンブル（１００）。
【請求項５】
前記壁開口部が非円形である、請求項３記載のシンブル（１００）。
【請求項６】
第１開口部が楕円形及びインゲンマメ形のいずれかの形状である、請求項１記載のシンブル（１００）。
【請求項７】
前記外面（１０３）が、前記リップ部（１０４）によって画成されるフランジ部（１２０）と、フランジ部の下流にフランジ部と同心に整列した通路部（１２１）とをさらに含んでいて、フランジ部及び通路部が各々流路（１０２）を囲繞する外径を有していて、フランジ部が第１開口部及び収束部（１１２）の少なくとも一部の周囲に延びており、フランジ部の直径が通路部の直径よりも大きい、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のシンブル（１００）。
【請求項８】
燃焼器アセンブリ（１４）の冷却通路（１０７）に冷却空気を導くように構成された１以上の突起部を有するスリーブ（１０６）であって、前記１以上の突起部が、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のシンブル（１００）からなる、スリーブ（１０６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、特にガスタービンエンジンで用いられる燃焼器アセンブリの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンでは、エンジン内の燃焼器アセンブリを冷却するため冷却空気を用いている。冷却空気は燃焼器アセンブリと流体連通した圧縮機から供給されることが多い。少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンでは、冷却空気は圧縮機から吐出されて、燃焼器アセンブリのトランジションピース及び燃焼器ライナー上にそれぞれ延在するインピンジメントスリーブ及びフロースリーブの周囲に少なくとも部分的に延在するプレナムに流れ込む。冷却空気はプレナムからこれらのスリーブの入口を通して流れ、インピンジメントスリーブとトランジションピースの間（トランジション通路）及び燃焼器ライナーとフロースリーブの間（ライナー通路）に画成される冷却通路に流入する。トランジション通路を通して流れる冷却空気はライナー通路に排出される。プレナムからの冷却空気は、燃焼器アセンブリを冷却するためスリーブの入口を通してライナー通路に導かれる。冷却空気はトランジションピース及び／又は燃焼器ライナーの金属面で加熱された後、燃焼器で燃料と混合されて使用される。
【特許文献１】米国特許第７０４７７２３号明細書
【特許文献２】米国特許第７０１０９２１号明細書
【特許文献３】米国特許第６８９０１４８号明細書
【特許文献４】米国特許第６５３２７４４号明細書
【特許文献５】米国特許第６４９４０４４号明細書
【特許文献６】米国特許第６４８４５０５号明細書
【特許文献７】米国特許第５７３７９１５号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０１０１８０１号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００５／０２６８６１５号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００５／０２６８６１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃焼器ライナー及びトランジションピースの機械的特性を保護するとともにそれらの耐用年数を延ばすため、燃焼器ライナー及びトランジションピースが均一に冷却されるのが望ましい。少なくとも幾つかの公知のフロースリーブ及びインピンジメントスリーブは、冷却空気を流れを促進する形状又は構成の入口を備える。他の入口は、既に流路内にある冷却空気の流れと実質的に垂直な角度で冷却空気を冷却通路へと導くように構成された開放端シンブルで埋められる。いずれの場合も、通路内を流れる空気は、流れの方向が相反するために、軸方向の運動量を失いかねず、プレナムから流入する冷却空気の運動に対する障壁も生じかねない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一つの態様では、冷却通路を有する燃焼器アセンブリの冷却法を提供する。この方法は、第１開口部と、第１開口部の下流の第２開口部と、それらの間に延在する流路とを画成する内面を有する１以上のシンブルを用意することを含む。流路は、収束部と、収束部の下流の回復部とを有する。この方法は、１以上のスリーブに画成される１以上の入口に１以上のシンブルを挿入して上記流路から冷却通路に冷却空気を排出することに含む。
【０００５】
別の態様では、燃焼器アセンブリの冷却通路に冷却空気を導くためのシンブルを提供する。このシンブルは、外面とその反対側の内面とを有しており、内面は第１開口部と、第１開口部の下流の第２開口部と、それらの間に延在する流路とを画成する。流路は、収束部と、収束部の下流の回復部とを有する。収束部は第１開口部から回復部まで減少する直径を有しており、回復部はその全域で略一定の直径を有する。
【０００６】
さらに別の態様では、燃焼器アセンブリの冷却通路に冷却空気を導くように構成された１以上の突起部を有するスリーブを提供する。１以上の突起部は、外面とその反対側の内面とを有しており、内面は第１開口部と、第１開口部の下流の第２開口部と、それらの間に延在する流路とを画成する。流路は、収束部と、収束部の下流の回復部とを有する。収束部は第１開口部から回復部まで減少する直径を有しており、回復部はその全域で略一定の直径を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、例示的なガスタービンエンジン１０の概略断面図である。エンジン１０は、圧縮機アセンブリ１２、燃焼器アセンブリ１４、タービンアセンブリ１６及び共通の圧縮機／タービンローター軸１８を備える。エンジン１０は例示にすぎず、本発明の実施形態はエンジン１０に限らず、本明細書に記載したような冷却が必要とされるあらゆるガスタービンエンジン又は被加熱装置で実施し得る。
【０００８】
作動時に、空気は圧縮機アセンブリ１２を流れて圧縮空気が燃焼器アセンブリ１４に吐出され、燃料との混合及び燃焼器アセンブリ１４の部材の冷却に用いられる。燃焼器アセンブリ１４は、燃料（例えば天然ガス及び／又は燃料油など）を空気流に噴射して混合気を点火し、燃焼によって混合気を膨張させ、高温燃焼ガス流を生じさせる。燃焼器アセンブリ１４はタービンアセンブリ１６と流体連通していて、高温膨張ガス流をタービンアセンブリ１６に吐出する。高温膨張ガス流はタービンアセンブリ１６に回転エネルギーを与え、タービンアセンブリ１６はローター１８と回転可能に結合しているので、ローター１８が圧縮機アセンブリ１２に回転力を与える。
【０００９】
図２は、燃焼器アセンブリ１４の部分拡大断面図である。燃焼器アセンブリ１４は、タービンアセンブリ１６及び圧縮機アセンブリ１２と流体連通している。圧縮機アセンブリ１２はディフューザー５０と排気プレナム５２とを備えており、ディフューザー５０と排気プレナム５２は互いに流体連通していて、以下で詳しく説明する通り燃焼器アセンブリ１４に空気を導く。
【００１０】
燃焼器アセンブリ１４は、複数の燃料ノズル５６を少なくとも部分的に支持する略円形のドームプレート５４を備える。ドームプレート５４は、保持具（図２には図示せず）で略円筒形の燃焼器フロースリーブ５８と結合している。略円筒形の燃焼器ライナー６０がフロースリーブ５８内に位置しており、フロースリーブ５８で支持される。ライナー６０は略円筒形の燃焼室６２を画成する。具体的には、ライナー６０はフロースリーブ５８から半径方向内側に離隔していて、フロースリーブ５８と燃焼器ライナー６０の間に環状燃焼器ライナー冷却通路６４が画成される。フロースリーブ５８は、圧縮機排気プレナム５２からの空気流の一部が冷却通路６４に流入できる複数の入口６６を画成する。
【００１１】
インピンジメントスリーブ６８は、その上流端部６９で燃焼器フロースリーブ５８と略同心に結合している。トランジションピース７０は、インピンジメントスリーブ６８の下流端部６７と結合している。トランジションピース７０は、ライナー６０と共に、燃焼室６２内で生じた燃焼ガスを下流のタービンノズル８４に導くのを促進する。インピンジメントスリーブ６８とトランジションピース７０の間にトランジションピース冷却通路７４が画成される。インピンジメントスリーブ６８に画成された複数の開口７６によって、圧縮機排気プレナム５２からの空気流の一部をトランジションピース冷却通路７４へと導くことができる。
【００１２】
作動時に、圧縮機アセンブリ１２は軸１８（図１に示す）を介してタービンアセンブリ１６で駆動される。圧縮機アセンブリ１２が回転すると、圧縮機アセンブリは空気を圧縮して、図２（空気流を矢印で示す）に示すように、圧縮空気をディフューザー５０に吐出する。この例示的な実施形態では、圧縮機アセンブリ１２から排出された空気の一部は圧縮機排気プレナム５２を介して燃焼室６２へと導かれ、圧縮機アセンブリ１２から排出された空気の他の部分はエンジン１０部品の冷却のため下流に導かれる。具体的には、プレナム５２内の加圧圧縮空気の第１の分岐流７８は、インピンジメントスリーブ開口７６を介してトランジションピース冷却通路７４へと導かれる。この空気は次いでトランジションピース冷却通路７４内で上流に導かれ、燃焼器ライナー冷却通路６４に排出される。また、プレナム５２内の加圧圧縮空気の第２の分岐流８０は、インピンジメントスリーブ６８の周囲に導かれ、入口６６を介して燃焼器ライナー冷却通路６４へと噴射される。入口６６から流入する空気とトランジションピース冷却通路７４からの空気は次いでライナーー冷却通路６４内で混合され、ライナー冷却通路６４から燃料ノズル５６へと送られ、ノズルで燃料と混合され、燃焼室６２内で点火される。
【００１３】
フロースリーブ５８は、燃焼室６２とその燃焼プロセスを外部環境（例えば周囲のタービン部品）から実質的に隔離する。生成した燃焼ガスは燃焼室６２からトランジションピース７０の空洞部へと送られ、燃焼ガス流はタービンノズル８４へと導かれる。
【００１４】
図３はライナー冷却通路６４の断面図であり、圧縮空気がフロースリーブ５８から入口６６を介してライナー冷却通路６４に流入する際の状態を示す。少なくとも幾つかの公知のシステムでは、圧縮空気をライナー冷却通路６４へと導くため、入口６６の周囲に設けられた１以上の真っすぐなシンブル８６が利用されている。シンブル８６は、圧縮空気をさらにライナー冷却通路６４に導いて低温圧縮空気がライナー６０（インピンジメントライナー６０とも呼ばれる）に達する確率を高めて熱伝達を促進する。図３は、シンブル８６を有する入口とシンブルのない入口６６を介して圧縮空気がライナー冷却通路６４に流入することを示しているが、同様の構成は、圧縮空気をトランジションピース冷却通路７４に導く際にも使用できる。
【００１５】
圧縮空気がトランジションピース冷却通路７４又はライナー冷却通路６４のいずれかに流入する際に、圧力損失が起こる。こうした圧力損失には、空気流が通路の空気流と混合する際及び／又はライナー６０又はトランジションピース７０に衝突する際に生じる圧力損失のように、熱伝達を最大限にするので有用なものもある。しかし、その他の圧力損失はダンプ損失又は曲がり損失のため浪費される。
【００１６】
有用な圧力損失を最大とし、無駄な圧力損失を最小にするため、シンブル８６、ライナー冷却通路６４及びトランジションピース冷却通路７４は、テイラー・ゲルトラー型の流れが維持されるように構成することができる。図４及び図５にそれぞれ平行気流及びテイラー・ゲルトラー型の流を、気流の方向を示す矢印と共に示す。平行気流は、テイラー・ゲルトラー流よりも通路空気流との混合が少なく、ライナー６０又はトランジションピース７０との衝突が少ない。
【００１７】
本発明の実施形態は、燃焼器アセンブリの冷却、圧力損失量の低減及び燃焼器アセンブリの変動（dynamics）の抑制に使用できる。図６に、シンブル１００の例示的な実施形態を示す。シンブル１００は内面１０１と外面１０３とを有する。内面１０１の少なくとも一部は流路１０２を画成する。図６では、シンブル１００は略円形で長手方向軸９０を中心としているが、本発明のシンブル１００の実施形態は多種多様な形状及び構成（以下でさらに説明する）を有していてもよい。一般に、圧縮空気はプレナム５２から流路１０２を通して、トランジションピース冷却通路７４又はライナー冷却通路６４のような冷却通路１０７へと流れる。シンブル１００はリップ部１０４を備える。ある実施形態では、リップ部１０４は略円形で、外径Ｄ１を有する。リップ部１０４はスリーブ１０６と係合する。スリーブ１０６はスリーブ、ライナーその他２つのチャンバーに分ける壁でよい。図６では、スリーブ１０６はインピンジメントスリーブ６８、フロースリーブ５８、その他燃焼器アセンブリの冷却に用いられるスリーブである。
【００１８】
図示したシンブルは、スリーブ１０６から分離又は取外し可能にみえるが、本発明の実施形態は、スリーブ１０６と一体化（つまりスリーブ１０６と結合又は固定）したシンブル、並びに本明細書に記載したシンブルと同様の形状の突起部を画成又は形成するように製造されたスリーブ１０６も包含する。
【００１９】
一般に、スリーブ１０６は厚さＷ１を有する。ある実施形態では、シンブル１００と係合させるため、レッジ部１０８がスリーブ１０６から延在していて、厚さＷ２を有する。Ｗ２はＷ１よりも小さい。レッジ部１０８の端部１１０は、図３に示す入口６６のように、スリーブ１０６の開口を画成する。図６では開口は略円形であるが、開口はいかなる構成のものでもよい。レッジ部１０８は、Ｄ１と略等しい又は若干大きい外径Ｄ２を有し、Ｄ２よりも小さい内径Ｄ３を有する。レッジ部１０８はリップ部１０４と係合するように構成され、リップ部１０４と同様の構成を有するので、シンブル１００の使用に際してリップ部１０４をレッジ部１０８上に保持又は連結することができる。リップ部１０４は厚さＷ３を有する。一実施形態では、Ｗ３はＷ１−Ｗ２に略等しく、スリーブ１０６の外面は実質的に平滑になる。
【００２０】
流路１０２は内面１０１で画成されるが、複数の水平断面でさらに説明する。ある実施形態では、流路１０２の複数の水平断面は略円形で、各水平断面は内面１０１のある地点から長手方向軸９０を通って内面１０１の別の地点まで延びる内径ＩＤを有する。さらに、内面１０１は長手方向軸９０又は水平断面のＩＤに対する傾斜Ｓで規定される。
【００２１】
シンブル１００は収束部１１２を有しているが、これは流路１０２の空気流の方向（矢印で示す）を収束又は狭窄する部分として定義される。収束部１１２は、シンブル１００の、水平断面を下流方向に移動したときに断面積が減少する部分としても定義される。図６に示すように、ある実施形態では、収束部１１２の内径ＩＤＣＳは収束部１１２の少なくとも一部で直線的に減少して、内面１０１は、長手方向軸９０に対して角度θをなす一定の傾斜ＳＣＳをもつ。この部分は円錐台の形状を有する。例えば、一実施形態では、シンブル１００の内面は長手方向軸９０に対して約１５°の角度をなす。
【００２２】
ある実施形態では、ＳＣＳ及びθは流路１０２の始点から収束部１１２の終点まで一定である。或いは、収束部１１２は、プレナム５２からの圧縮空気が流路１０２に流入する入口部１１４を有する。入口部１１４（ひいては収束部１１２）は、次式が成立するところから始まる。
【００２３】
【数１】
0005583327.tif 000002
ここで、ＳＥＰは入口部１１４での内面１０１の傾斜である。図６に示すように、ある実施形態では、圧力損失を最小限にするため、ＳＥＰはＳＣＳよりも小さい（すなわち、ＳＣＳはＳＥＰよりも傾きが急である）。さらに、入口部１１４の水平断面は、断面を流路１０２の下流方向に移動したときに非線形的に減少する内径ＩＤＥＰを有する。
【００２４】
シンブル１００は回復部１１６も有しているが、これは流路１０２の水平断面の面積が略等しい部分として定義される。回復部１１６は、空気の流れを均一な分布となるようにする。図６に示すように、回復部１１６の内面１０１は長手方向軸９０と略平行である。回復部１１６の内径ＩＤＲＳはその全域で略等しく、ある実施形態では、収束部１１２の終点のＩＤＣＳよりも小さい。
【００２５】
ある実施形態では、シンブル１００は拡散部１１８を有しているが、これは流路１０２の水平断面の面積が増大する部分として定義される。さらに、拡散部１１８の内径ＩＤＤＳはＩＤＲＳよりも大きい。拡散部は、膨張によって圧力損失を抑制するように作用する。
【００２６】
ある実施形態では、入口部１１４と収束部１１２は鋭角で交差する。他の実施形態では、内面１０１は、入口部１１４と収束部１１２とを連絡する移行部１１５を含む。移行部１１５は、約０．０１インチ〜約０．２インチの半径Ｒ１を有する円弧である。或いは、入口部１１４はＲ１と等しく、収束部１１２をリップ部１０４の上面に連絡する。
【００２７】
ある実施形態では、収束部１１２と回復部１１６は鋭角で交差する。他の実施形態では、内面１０１は、収束部１１２と回復部１１６とを連絡する移行部１１７を含む。移行部１１７は半径Ｒ３の円弧である。Ｒ３は、回復部１１６への導入部での空気分離を最小限にするように設計される。一般に、Ｒ３は、内面１０１と空気流で形成されるレイノルズ数（Ｒｅ）に比例する。一実施形態では、Ｒ３は約０．０１インチ〜約０．２インチである。
【００２８】
ある実施形態では、回復部１１６と拡散部１１８は鋭角で交差する。他の実施形態では、内面１０１は、回復部１１６と拡散部１１８とを連絡する移行部１１９を含む。移行部１１９は半径Ｒ２の円弧である。Ｒ２は、出口での表面からの空気の分離を最小限にするように設計される。適当なＲ２の値は、少なくともＩＤＲＳ、Ｈ４、シンブルを流れる空気流のＲｅ、シンブル流の運動量（ＭＴＨＩＭＢＬＥ）と交差流の運動量（ＭＣＲＯＳＳ）との比に複雑に依存する。
【００２９】
外面１０３は、通路１０７内でのシンブル１００の通路部１２１を画成するが、任意の適当な形状を有する。一実施形態では、通路部１２１の水平断面は直径Ｄ４の略円形である。一実施形態では、Ｄ４は、フランジ部１２０並びに内面１０１の収束部１１２に対応する外面１０３の部分を除いて、シンブル１００の全域で略等しい。ＩＤＣＳと同様に、Ｄ４は水平断面を下流に移動すると次第に小さくなる。
【００３０】
入口６６を通る流れは、通路１０７内の上流の流れを遮って、不要な圧力損失を生じかねない。図７〜図１０に、シンブル２００の外面２０３と内面２０１で画成される壁に形成された圧力開口部２２０を示すが、この開口部は交差流からのこうした圧力損失を抑制する作用をもつ。圧力開口部２２０は、通路２０７内で流路２０２を通過する空気流の調節を図るもので、略円形で長手方向軸２９０を中心とする。圧力開口部２２０は、通路内で接近する空気の一部を流路２０２内に導く。図７及び図８は、円形の入口を有する圧力開口部２２０を示す。図９及び図１０は圧力開口部２２０の別の実施形態を示し、放物形でシンブル２００の下流側に延びる開口部２２０入口を有する。図７〜図１０に示すように、圧力開口部２２０はシンブル２００の壁で画成され、上部２２２を有する。ある実施形態では、上部２２２は流路内の空気流の方向へと下向きに湾曲している。
【００３１】
図１１〜図１４は、スリーブ３０６に配置し得るシンブル３００を示し、プレナム５２内の空気流はスリーブ３０６の外面と少なくとも部分的に平行に移動するか或いはプレナム５２内の空気流は流路３０２を通る空気流と少なくとも部分的に垂直である。
【００３２】
図１１及び図１２に示すシンブル３００の流路３０２は、流路３０２の中心を通る長手方向軸３９０（図１２に示す）に対して非対称である。長手方向軸３９０を通る垂直面（線３９１で示す）は、流路３０２の容積を前方部分３２４と後方部分３２６とに分け（図１２）、楕円形又はインゲンマメ形の水平断面を前方領域３２７と後方領域３２５とに分ける（図１１）。非対称シンブル３００では、流路３０２の前方部分３２４で画成される空間は、流路３０２の後方部分３２６で画成される空間よりも大きい。さらに、空気が流路３０２の収束部３１２を流れる際に、楕円形断面の面積が減少するが、その減少の程度が大きいのは前方領域３２７である。図１２の内径ＩＤ４とＩＤ５とを対比すれば、内径の減少は後方部分３２６よりも前方部分３２４の方が大きい。
【００３３】
シンブル３００は回復部３１６も有しており、流路３０２の水平断面は略円形で、断面積は回復部３１６の全域で略等しい。シンブル３００は、上記で説明した拡散部１１８と同様に構成された拡散部（図１１には図示せず）を含んでいてもよい。
【００３４】
図１３及び図１４は、スクープ部材４３０と併用されるシンブル４００を示す。図１３では、流路４０２は入口部４１４を有する収束部４１２と、回復部４１６とを有する。図１３では本発明の一実施形態でのスクープ部材の使用例を示すが、例えばシンブル１００、２００及び３００を始めとする他の多くのシンブルにもスクープ部材４３０を使用できる。
【００３５】
スクープ部材４３０は、概してスリーブ１０６と平行に流れる空気を流路４０２へと方向転換させるもので、略円形で長手方向軸４９０を中心とする。スクープ部材４３０は流路４０２の開口部の一部分を覆うように構成され、湾曲した形状を有する。スクープ部材４３０は空気を流路４０２内に導く多くの形状を有することができるが、一実施形態では、スクープ部材４３０は実質的に中空球の１/４部分のような形状である。スクープ部材４３０は、流路４０２の開口近傍のリップ部４０４の上面に結合又は固定されるか、或いは流路４０２の開口近傍の内面４０１に結合又は固定される。
【００３６】
図１５は、フロースリーブ５８及びインピンジメントスリーブ６８の構成例を示す。フロースリーブ５８は、圧力損失を最小限にするためのシンブル１００を備える。インピンジメントスリーブ６８は、圧力損失を起こさずに気流を増加させるための非対称シンブル３００を備える。インピンジメントスリーブ又はフロースリーブで外側気流がスリーブの表面と平行であるような領域での流量を増加させるためにスクープ付シンブル４００も使用される。
【００３７】
さらに、フロースリーブ５８及びインピンジメントスリーブ６８全体で、冷却及び気流を最適化するため、本明細書に記載した各種のシンブルを様々なサイズ及び構成のものを使用してもよい。例えば、図１６では、シンブル７０３、７０２及び７０１はそれぞれ異なる深さＨ３、Ｈ２及びＨ１を有する。シンブル７０１が最も上流にあり、他のシンブルよりも大きい深さＨ１を有する。下流では圧力が低いので、深さＨ３のシンブル７０３の方が適している。上流シンブルと下流シンブルとの相互作用は、上流シンブルが下流シンブルで低い圧力場を生じさせ、ひいては下流シンブルを通る流れを増加させるようにする。
【００３８】
本発明の実施形態は、スリーブ通路とディフューザプレナムの間の圧力振動のカップリング（音響インピーダンスと特徴づけることができる）を低減するのにも使用できる。一般に、インピーダンスは次式で表される。
【００３９】
【数２】
0005583327.tif 000003
ここで、Ｚはオリフィスのインピーダンスであり、ｐ′は内向き音圧摂動であり、ｑ′はｐ′による流量変動である。
【００４０】
インピーダンスは、圧力降下及び流量のような定常状態量でも表すことができる。
【００４１】
【数３】
0005583327.tif 000004
ここで、ΔＰはオリフィス全体の圧力降下であり、Ｑはオリフィス全体の流量である。詳細な非定常解析で、シンブルのインピーダンスが逆止弁又は電気回路のトランジスタに類似していることが判明した。内向き音波（incoming acoustic wave）が正相のとき、オリフィスではディフューザプレナムから通路への圧力降下が起こるが、これは次式で表すことができる。
【００４２】
【数４】
0005583327.tif 000005
ただし、内向き音波が逆相（ｐ′＜０）のときは、短期間、流量変動は実際に通路からディフューザプレナムへの方向である（ｑ′＜０）。正相変動と異なり、逆相変動では通路からディフューザプレナムへの圧力降下（ΔＰｂａｃｋｗａｒｄ）が起こる。そこで、逆相波のインピーダンスは次式で表すことができる。
【００４３】
【数５】
0005583327.tif 000006
音波の観点からは、シンブルは逆流が起きたときに遮断する逆止弁のように作用する。前方及び後方圧力降下（ΔＰｆｏｒｗａｒｄ及びΔＰｂａｃｋｗａｒｄ）は、ディフューザプレナムと通路を調節する力関数に比例する。これらの力関数は、開口の特性長又は直径に強く関連する。換言すれば、幾何寸法によって、音波伝搬の位相及び波数パラメータが決まる。したがって、シンブルは前方及び後方音波の長さの差を増大させて、内向き音波と外向き音波（outgoing acoustic wave）の位相角及び波数の差が増す。さらに、シンブルは内向き音波と外向き音波が同相となる確率を低減する。こうした通路内の音波の低減によって、燃焼室６２内での音波の発生機会が減少する。
【００４４】
本発明は、燃焼器アセンブリの冷却通路に冷却空気を導くように構成された１以上の突起部を有するスリーブも提供する。１以上の突起部は、外面とその反対側の内面とを有しており、内面は第１開口部と、第１開口部の下流の第２開口部と、それらの間に延在する流路とを画成する。流路は、収束部と、収束部の下流の回復部とを有する。収束部は第１開口部から回復部まで減少する直径を有しており、回復部はその全域で略一定の直径を有する。
【００４５】
本発明は、複数の入口を有する１以上のスリーブで少なくとも部分的に囲繞された燃焼器アセンブリ（例えば燃焼器アセンブリ１４）の冷却法を提供する。この方法は、第１開口部と、第１開口部の下流の第２開口部と、それらの間に延在する流路とを画成する内面を有する１以上のシンブルを用意することを含む。流路は、収束部と、収束部の下流の回復部とを有する。この方法は、１以上のスリーブに画成された１以上の入口に１以上のシンブルを挿入して上記流路から冷却通路に冷却空気を排出することも含む。
【００４６】
本発明の実施形態を用いると、温度勾配が減少するようにトランジションピース７０及び燃焼器ライナー６０の冷却を最適化することができる。同様に、本発明の実施形態では、圧力損失が低減される。さらに、本明細書に記載の幾つかのシンブルは取外しできるので、燃焼プロセスに変更（例えばローディングスケジュール、点火温度、燃料などの変更）が加えられた場合、フロースリーブの構成を変更することができる。
【００４７】
本明細書で、単数形で記載された構成要素又は段階であっても、除外することが明示されていない限り、複数の構成要素又は段階を除外するものではない。本発明の「一実施形態」又は「例示的な実施形態」というときは、その箇所に記載の特徴を含む他の実施形態の存在を除外するものではない。
【００４８】
本明細書では、ガスタービンエンジン用燃焼器アセンブリに関して装置及び方法を説明してきたが、装置及び方法は、燃焼器アセンブリ又はガスタービンエンジンに限定されるものではない。同様に、例示した部品は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、シンブルの部品は、本明細書に記載された他の部品とは独立かつ別個に使用できる。
【００４９】
様々な特定の実施形態について本発明を説明してきたが、特許請求の範囲の技術的思想及び技術的範囲内で変更を加えて本発明を実施できることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの略断面図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンで使用し得る例示的な燃焼器アセンブリの部分拡大断面図。
【図３】圧縮冷却空気が流入する際のライナー通路の断面図。
【図４】図３に示すライナー通路に形成し得る平行気流の図。
【図５】図３に示すライナー通路に形成し得る乱気流の図。
【図６】図３のライナー通路で使用し得るシンブルの例示的な実施形態を示す図。
【図７】圧力開口部を有するシンブルの断面図。
【図８】図７に示す圧力開口部を有するシンブルの斜視図。
【図９】図６のシンブルで使用し得る追加の圧力開口部の断面図。
【図１０】図９に示す圧力開口部を有するシンブルの斜視図。
【図１１】非対称流路を有するシンブルの平面図。
【図１２】図１１に示す非対称流路を有するシンブルの断面図。
【図１３】スクープ部材を有するシンブルの断面図。
【図１４】図１３に示すスクープ部材を有するシンブルの平面図。
【図１５】図６〜図１４に示すようなシンブルを有するフロースリーブ及びインピンジメントスリーブの例示的な構成を示す図。
【図１６】互いに深さの異なる複数のシンブルの使用例を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ガスタービンエンジン
１２  圧縮機アセンブリ
１４  燃焼器アセンブリ
１６  タービンアセンブリ
５０  ディフューザ
５２  圧縮機排気プレナム
５８  フロースリーブ
６０  燃焼器ライナー
６２  燃焼室
６４  燃焼器ライナー冷却通路
６８  インピンジメントスリーブ
７０  トランジションピース
７４  トランジションピース冷却通路
７６  インピンジメントスリーブ開口
１００，２００，３００，４００  シンブル
１０１，２０１，４０１  内面
１０２，２０２，３０２，４０２  流路
１０３，２０３  外面
１０４，４０４  リップ部
１０６，３０６  スリーブ
１０７，２０７  冷却通路
１０８  レッジ部
１１２，３１２，４１２  収束部
１１４  入口部
１１６，３１６，４１６  回復部
１１８  拡散部
１２０  フランジ部
１２１  通路部
２２０  圧力開口部
４３０  スクープ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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