(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流が内部を流通しているガスタービンエンジンの燃焼機のためのライナ装置であって、
燃焼帯を形成する弓形のシェルを有し、前記シェルは、第一シェル部と、下流側に隣接する第二シェル部と、をそれぞれ含む軸方向に配置された連続部を有し、前記第二シェル部は、前記ガス流の流通方向に前記第一シェル部より分岐しており、
第一浮動ライナを有し、前記第一浮動ライナは、前記第一シェル部に支持されて、この第一シェル部との間に空間部を形成し、シェルの周囲にセグメント化されて配置され、
前記第一ライナと前記第一シェルとの間の第一冷却空気流空間を有し、前記第一冷却空気流空間は、前記ガス流に対して上流端及び下流端の双方で前記ガス流と流体的に連通しており、
第二浮動ライナを有し、前記第二浮動ライナは、前記第二シェル部に支持されて、この第二シェル部との間に空間部を形成し、シェルの周囲にセグメント化されて配置され、
前記第二ライナと前記第二シェルとの間の第二冷却空気流空間を有し、前記第二冷却空気流空間は、前記ガス流に対して上流端及び下流端の双方で前記ガス流と流体的に連通しており、
前記第一ライナの下流端は、ガス側で前記第二ライナの上流端を覆い、
前記第二空気流空間は、ガス流に対して下流端よりも上流端の方が、前記ライナに対して垂直方向に小さくなっていることを特徴とするライナ装置。
【請求項２】
前記第二浮動ライナは、複数の一体型のピンを有し、
前記ピンは、前記第二シェルに向かって伸びており、
前記ピンは、下流端よりも上流端の近くの方で短いことを特徴とする請求項１記載のライナ装置。
【請求項３】
上流端の前記ピンは、下流端のピンの３分の２の長さであることを特徴とする請求項２記載のライナ装置。
【請求項４】
前記ピンは、前記ピンと前記パネルの上流側端部との間に空隙部を有し、前記ピンと前記パネルの下流側端部との間には空隙部を有していないことを特徴とする請求項２記載のライナ装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は燃焼機のシェルに取り付けられた浮動ライナに関し、特に隣接するライナと効率的に連動して冷却効果を向上させるライナに関する。
従来技術
ガスタービンエンジンの燃焼機は非常に高温になるので、燃焼機のシェルを保護する必要がある。このような保護は、燃焼機の壁に取り付けられたライナによってなされる。
トーマス  エル．デゥベル（Ｔｈｏｍａｓ  Ｌ．ＤｕＢｅｌｌ）に付与された米国特許第４，３０２，９４１号には、浮動壁ライナが開示されている。各パネルは浮動可能に取り付けられており、高い応力を生じずに相対的な膨張が可能となっている。冷却空気はシェルの開口部を通り、ライナパネルの低温側に突き当たる。その空気流は、その後、燃焼機内のガスの流れに対して上流と下流の両方向にパネルの後面を流れる。各パネルの下流側から放出される空気流は、下流側に位置するパネルの燃焼ガス側の表面を滑らかに通過する。上流に流れる空気流は、パネルの上流側部分を冷却し、上流側に位置するパネルから放出される空気流と混合し、その向きが反転される。このことにより、最低限の空気流量で効率的にライナパネルを冷却することができる。
表面を冷却する空気流と熱ガスとの混合を最低限に押さえるためには、乱流は最小であることが望ましい。冷却空気流と熱ガスとが混ざることにより、パネル表面のガスの温度が上昇してしまうからである。
各シェル部がそれぞれ互いから分岐する時に、従来の冷却パネルはガスの流れ中に大きく突出し、乱流を増大させる。また、従来のパネルからの放出空気流は、このパネルとその下流側のパネルとの間の角度とはかなり異なった角度で放出されるので、冷却効率が低減される。シェルの角度の変化を曲がったパネルによって橋渡しをすることで冷却効率は上がるが、パネルの剛性が増してしまい、温度差による膨張に対応できなくなる。
本発明の概要
燃焼機は、燃焼帯を形成している弓形のシェルを有し、環状燃焼機であってもよい。このシェルは、軸方向に配置された連続部を有し、第一シェル部と、下流側に隣接する第二シェル部と、を含む。第二シェル部は、ある位置で第一シェル部及びガスの流通方向と分岐する。
第一浮動ライナパネルは、第一シェル部に取り付けられて、同シェル部と空間を形成する。上記ライナは、シェルの周囲に区分された状態で配置される。第一ライナパネルと第一シェル間には、第一冷却空気流空間が形成され、この空間は、ライナの上流及び下流の両端でガスの流れと流体的に連通している。冷却空気流は、この空間を通過し、その一部は下流に流れ、第二部分は上流に流れて放出される。
第二浮動ライナパネルは第二シェル部に取り付けられて、同シェル部と空間を形成する。第二ライナパネルもまたシェルの周囲に区分された状態で配置される。第二ライナパネルと第二シェル間には、第二冷却空気流空間が形成され、この空間もまた上流及び下流の両端でガスの流れと流体的に連通している。第一ライナパネルの下流端は、ガス側で第二ライナパネルの上流端上にかぶさっている。第一ライナより放出される下流側への空気流は、第二ライナのガス流通側を通過する。
第二冷却空気流空間は、下流側よりも上流端の方が狭く、よって、ライナは下流端よりも上流端の方でシェルに近い位置にある。このことにより、重複部分が同じ幅である場合において、第一パネルのガス流へ突出する部分を従来よりも短くすることができる。更に、パネル間の角度差を小さくすることができるので、空気流が第二浮動ライナ上を従来よりも滑らかに通過することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
図１は、環状燃焼機の説明図である。
図２は、従来のパネル装置の説明図である。
図３は、本発明に係る、高さの異なる先細のピン配列を有するパネルの説明図である。
図４は、本発明に係る、パネルの詳細図である。
好適実施例の説明
図１を参照すると、環状燃焼機１０は、内部環状シェル１２と外部環状シェル１４によって形成されている。各シェルは、第一シェル部１６と第二シェル部１８のような軸方向に配置された複数の連続部を有する。
ガス流２０は、燃焼機を通過して第一段ベーン２２と第一段ブレード（図示省略）に入る。
従来の浮動壁ライナパネル２４は、燃焼機の大部分に配置されており、シェルの開口部２６を通過してライナ２４の低温側に冷却空気が衝突する。冷却空気流の一部２８は、ガスの流れに対して上流へ流れて上流側のパネルから放出される冷却空気と合流して、ライナパネル２４の表面上を通過する。冷却空気の別の一部３０は、パネルの上流端から放出されて下流側に位置するパネルの表面上を通過する。シェル部１８は、ガス流２０に対して外側へシェル部１６から分岐する。図２は、従来のライナパネル３２の端部３４がガスの流れの中に突出する様子を示している。端部３４がこのように突出していることで、乱流３６が生じ、燃焼機のガスの流れと下流側パネル３８の表面上の流れが混ざり合ってしまう。また、パネル３２の下から放出される冷却空気流４０は、パネル３８の表面上に流れるのが望ましいのにもかかわらず、実質的にガスの流れの中へ向けられる。
図３で示している第二浮動ライナパネル５０は、シェル１８とライナ５０の間に第二冷却空気流空間５２を有する。ライナに対して垂直に計った空気流の開口部５４の高さは、シェルとパネルの空間部５６に比べて、ガスの流れに対して上流側の方で狭くなっている。
冷却空気流５８は、シェルの開口部６０を通過してパネル５０に衝突する。パネル５０において、空間５２は、下流及び上流の両端でガスの流れ２０と流体的に連通している。少量の空気流は、上流側に流れて区域５４から放出され、第一シェル部６６に取り付けられている第一浮動ライナパネルの下を通過する空気流６２と合流する。この空気流は、ピンが配置されている冷却面を通過する。このピンの形状は、図３で示されており、正三角形アレイ状に配置されている。
パネル５０の端部６８は、上記のように空間５４が小さくなっていることからシェル部７０に近づいた位置にある。従って、第一ライナ６４の先端部７２も従来よりシェルに近くなる。二つの連続したパネル間の角度も小さくなり、乱流が減少するだけでなく、空気流は従来よりもパネル５０の表面７４の近くに保持される。これにより、ジョッグル即ちせぎり７５の深さも浅くなる。
図４は、パネル５０の詳細図であり、端部５６に配置されている長いピン７６と端部５４に配置されている短いピン７８を示している。これらのピンの高さは、最大高さ０．０９インチから最小０．０６インチまで変化する。パネルの中央には補助的な短いピン８０があり、これらのピンは、従来通りに用いられて、吸気流１８の区域で空気流がパネルに沿って広がるよう機能する。よって、上流端のピンは下流端のピンの３分の２の長さである。
図を参照すると、ピン７６は、実質的にパネル５０の先端にまで配置されていることがわかる。一方、小さいピン７８は、パネル端にピンの配置されていない領域即ち空隙部８２を有し、この空隙部はピンの直径にほぼ等しい。この空隙部によって、位置８４（図３参照）で空気流８６が反転して空気流６２と合流しやすくなる。また、下流端の各ピン７６により、この高熱の区域の冷却効率が上がる。
本発明によって、ライナパネル壁の取り付け方に幅を持たせることができる。なぜなら、軸方向にピンの高さを段階的に高くすることによって、パネルの前端をシェル壁のより近くに配置することができ、続くパネルとのはめ合いを改善することができるからである。パネル端の高さをどの程度低くするかによって、逆流する冷却空気流を調節することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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