(57)【要約】      （修正有）【課題】遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系、酸化起動型エフュージョン冷却系又はそれらの組合せである燃焼器を提供する。【解決手段】ガスタービン燃焼器１６は、燃焼チャンバの周りに配置された内壁と、内壁の周りに配置された外壁とを含んでいて、冷却剤流路が内壁と外壁の間に延在しており、内壁は複数の開口を閉塞する材料を含んでおり、複数の開口は材料の消費又は消耗後に開いて内壁を通る複数の冷却剤通路を画成するように構成されている。【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を含むシステムであって、
燃焼チャンバの周りに配置された内壁と、
内壁の周りに配置された外壁と
を含んでいて、冷却剤流路が内壁と外壁の間に延在しており、内壁が複数の開口を閉塞する材料を含んでおり、複数の開口が、前記材料の消費又は消耗後に開いて内壁を通る複数の冷却剤通路を画成するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記材料が内壁の一部である、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記材料が、内壁の内面を覆って配置された保護皮膜の一部である、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記保護皮膜が遮熱コーティング、化学耐性皮膜、耐酸化性皮膜又はそれらの組合せを含む、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記保護皮膜がセラミック系コーティングを含む、請求項３記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の開口が均一な幅、均一な間隔、均一な深さ又はこれらの組合せを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の開口が可変の幅、可変の間隔、可変の深さ又はこれらの組合せを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の冷却剤通路が内壁のエフュージョン冷却をもたらすように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の冷却剤通路が内壁のフィルム冷却をもたらすように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の冷却剤通路が高温燃焼ガスへの内壁の曝露を防ぐように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記内壁が燃焼器ライナ、トランジションピース又はこれらの組合せを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記ガスタービン燃焼器を備えるガスタービンエンジンを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
ガスタービンエンジンを含むシステムであって、
冷却剤流路と、
燃焼ガス流路と、
冷却剤流路と燃焼ガス流路の間の壁と
を含んでおり、前記壁の第１の面が冷却剤流路に面し、前記壁の第２の面が燃焼ガス流路に面しており、前記壁が複数の開口を閉塞する材料を含んでおり、複数の開口が、前記材料の酸化後に開いて壁を通る複数の冷却剤通路を画成するように構成されている、システム。
【請求項１４】
前記材料が壁の一部である、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記材料が壁の第２の面を覆って配置された保護皮膜の一部である、請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記保護皮膜が遮熱コーティング、化学耐性皮膜、耐酸化性皮膜又はそれらの組合せを含む、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数の冷却剤通路が燃焼ガス流路に沿って高温燃焼ガスへの壁の曝露を防ぐように構成されている、請求項１３記載のシステム。
【請求項１８】
前記ガスタービンエンジンが壁を有するガスタービン燃焼器を含む、請求項１３記載のシステム。
【請求項１９】
燃焼系を含むシステムであって、
冷却剤流路と、
燃焼ガス流路と、
冷却剤流路と燃焼ガス流路の間の壁と
を含んでおり、前記壁の第１の面が冷却剤流路に面し、前記壁の第２の面が燃焼ガス流路に面しており、前記壁が複数の開口を遮断する材料を含んでおり、複数の開口が、材料の酸化後に開いて前記壁を通る複数の冷却剤通路を画成するように構成されている、システム。
【請求項２０】
前記燃焼系が前記壁を有するガスタービンエンジン、ガスタービン燃焼器又はそれらの組合せを含む、請求項１９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、ガスタービンエンジンに関し、具体的には、燃焼器の内壁を保護するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、ライナを有する燃焼器、及び燃焼器をタービンに連結するトランジションピースを備えていることがある。空気−燃料混合物が燃焼器内で燃焼すると、高温燃焼ガスが燃焼器からタービンへと進み、力を発生する。残念ながら、これらの高温燃焼ガスは燃焼器を酸化して不都合な消耗／消費を起こしかねない。時間が経つと過度の酸化のため、費用のかかる補修及び交換が必要となることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６５１１７６２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の実施形態では、ガスタービン燃焼器を含むシステムは、燃焼チャンバの周りに配置された内壁と、内壁の周りに配置された外壁とを含んでいて、冷却剤流路が内壁と外壁の間に延在していて、内壁が複数の開口を閉塞する材料を含んでおり、複数の開口は、前記材料の消費又は消耗後に開いて、内壁を通る複数の冷却剤通路を画成するように構成されている。
【０００５】
第２の実施形態では、ガスタービンエンジンを含むシステムは、冷却剤流路と、燃焼ガス流路と、冷却剤流路と燃焼ガス流路の間の壁とを含んでおり、前記壁の第１の面は冷却剤流路に面し、前記壁の第２の面は燃焼ガス流路に面しており、前記壁は複数の開口を閉塞する材料を含んでおり、複数の開口は、前記材料の酸化後に開いて、前記壁を通る複数の冷却剤通路を画成するように構成されている。
【０００６】
第３の実施形態では、燃焼系を含むシステムは、冷却剤流路と、燃焼ガス流路と、冷却剤流路と燃焼ガス流路の間の壁とを含んでおり、前記壁の第１の面は冷却剤流路に面し、前記壁の第２の面は燃焼ガス流路に面しており、前記壁は複数の開口を閉塞する材料を含んでおり、複数の開口は、前記材料の酸化後に開いて、前記壁を通る複数の冷却剤通路を画成するように構成されている。
【０００７】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通じて、類似の符号は類似の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、燃焼器の内壁の保護システムを有するガスタービンの一実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、燃焼器の内壁の保護システムを有する燃焼器の一実施形態の断面図である。
【図３】図３は、図２の線３−３内の、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図４】図４は、図２の線３−３内における、作動中の、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図５】図５は、図２の線３−３内の、酸化起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図６】図６は、図２の線３−３内の、酸化起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図７】図７は、図２の線３−３内に沿った、作動中の、酸化起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図８】図８は、図２の線３−３内の、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系及び酸化起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図９】図９は、図２の線３−３内における、作動中の遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系及び酸化起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図１０】図１０は、図２の線３−３内における、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系及び作動中の酸化起動型エフュージョン冷却系を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図１１】図１１は、図２の線１１−１１に沿った、燃焼器の内壁の保護システムを有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【図１２】図１２は、図２の線１１−１１に沿った、燃焼器の内壁の保護システムを有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
出願当初の特許請求の範囲に記載の本発明と範囲が一致する幾つかの実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を限定するものではなく、これらの実施形態は単に本発明の可能な形態の概要を提供することを意図したものである。実際、本発明は以下に記載の実施形態と同様又は異なる様々な形態を包含し得る。
【００１０】
本願で開示する実施形態は一般に燃焼器の内壁の保護システムに関する。より具体的には、実施形態は酸化起動型エフュージョン冷却系、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系又はそれらの組合せに関する。これらのシステムは、冷却空気流又は保護膜が燃焼器の内壁を覆うことにより、高温燃焼ガスが燃焼器壁を酸化（例えば、消耗、消費など）するのを遮断することを可能にする。例えば、酸化起動型エフュージョン冷却系は、燃焼器壁の一部分が酸化されると開く盲穴を燃焼器壁内に含む。開いた後、盲穴は、さらなる酸化から燃焼器壁を保護する冷却空気流又は膜を提供する。別の例において、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系は、遮熱コーティングにより被覆された穴を燃焼器壁内に含む。遮熱コーティングが燃焼器壁から分離した後、これらの穴が開いて、燃焼器壁の酸化を制限する冷却空気流又は膜を提供する。さらに別の例において、燃焼器は穴と盲穴の組合せを使用し得る。この場合、遮熱コーティングが燃焼器壁から分離されると、冷却空気流又は膜が穴を通って流れ始める。しかし、これらの穴からの冷却空気流が酸化を充分に遮断することができない場合、継続する酸化により盲穴が徐々に開きいて、燃焼器壁の酸化に対する保護のための追加の冷却空気流が提供される。
【００１１】
図１は、燃焼器ライナ及びトランジションピースの過度の酸化から燃焼器の内壁の保護システムを有するガスタービンシステム１０の一実施形態のブロック図である。タービンシステム１０は、このタービンシステム１０を動かすために天然ガス及び／又は水素富化合成ガスのような液体又は気体燃料を使用し得る。図に示す通り、複数の燃料ノズル１２が燃料供給１４を取り入れ、その燃料を空気と混合し、空気−燃料混合物を燃焼器１６中に分配する。この空気−燃料混合物は燃焼器１６内のチャンバで燃焼することにより、燃焼器１６を酸化する可能性がある高温加圧排気ガスを作り出す。繰り返すと、本願で開示する実施形態は、かかる酸化を低減するための保護手段（例えば、冷却空気流）を提供する。燃焼器１６は排気ガスをタービン１８を介して排気ガス出口２０の方に送る。排気ガスがタービン１８を通過する際に、これらのガスにより１以上のタービンブレードがシステム１０の軸に沿ってシャフト２２を回転させる。図に示す通り、シャフト２２は、圧縮機２４を含めてタービンシステム１０の様々な構成要素に連結できる。圧縮機２４は、シャフト２２に結合し得るブレードも含んでいる。シャフト２２が回転すると、圧縮機２４内のブレードも回転して、空気吸気口２６からの空気を圧縮して圧縮機２４を通って燃料ノズル１２及び／又は燃焼器１６に送る。シャフト２２はまた、負荷２８（車両又は、例えば発電所の発電機若しくは航空機のプロペラのような定置荷重）にも接続できる。当業者には明らかな通り、負荷２８には、タービンシステム１０の回転出力により動力を供給することができる任意の適切なデバイスが包含される。
【００１２】
作動中、空気は空気吸気口２６を介してタービンシステム１０に入り、圧縮機２４で圧縮される。圧縮空気は次いで燃焼器１６で燃焼用ガスと混合される。例えば、燃料ノズル１２は、最適の燃焼、排出、燃料消費及び出力に適した比で燃料−空気混合物を燃焼器１６に噴射する。燃焼によって高温加圧排気ガスが生成し、タービン１８の１以上のブレードを駆動してシャフト２２を回転させ、圧縮機２４及び負荷２８を動かす。タービンブレードの回転がシャフト２２を回転させ、圧縮機２２内のブレードが吸気口から吸気した空気を吸引して圧縮する。
【００１３】
図２は、燃焼器の内壁を過度の酸化から保護するためのシステムを有する燃焼器１６の一実施形態の断面図である。この実施形態はかかる酸化を低減するために保護（例えば、冷却空気流）を提供する。自明であろうが、燃焼器１６は一般に圧縮機２４及びタービン１８と流体連結される。圧縮機２４は、燃焼器１６への圧縮空気の搬送を促進するために互いに流体連通して連結されたディフューザ４０と放出プレナム４２を含む。図示した実施形態では、燃焼器１６は、燃焼器１６の上流のヘッドエンドにカバープレート４４を含む。カバープレート４４は、燃料ノズル１２を少なくとも部分的に支持し、燃料ノズル１２に導かれる空気と燃料が通る通路を与える。
【００１４】
燃焼器１６はフロースリーブ４８内に配置された燃焼器ライナ４６とトランジションピース５８を含む。図２に示すライナ４６とフロースリーブ４８の配置は略同心であり、通路５０を画成する。幾つかの実施形態では、フロースリーブ４８とライナ４６は燃焼器１６の第１又は上流の中空環状壁を画成する。ライナ４６の内部は内表面４７を含み、燃焼チャンバ又はキャビティ５２を画成する。フロースリーブ４８は、圧縮機２４からの空気の少なくとも一部分を通路５０に流入させるための流路を提供する複数の入口５４を含む。換言すると、フロースリーブ４８には開口を所定のパターンで穿孔して、有孔壁を画成してもよい。
【００１５】
トランジションピース５８の内部キャビティ６０は一般に通路を提供し、燃焼チャンバ５２からの燃焼ガスをタービンノズル６２を通してタービン１８へと導く。図に示す実施形態では、トランジションピース５８は、ライナ４６の（方向５６に関して）下流端で、一般に下流端部分６４（カップリング部分）の周りに結合できる。環状ラッパー（wrapper）６６及びシールを下流端部分６４とトランジションピース５８の間に配置し得る。シールは、ラッパー６６の外面をトランジションピース５８の内面６８に固定し得る。
【００１６】
上述の通り、タービンシステム１０は、作動中、空気吸気口２６を介して空気を取り込むことができる。シャフト２２により駆動される圧縮機２４が回転し、空気を圧縮する。圧縮空気は図２の矢印で示すようにディフューザ４０中に放出される。圧縮空気の大部分はさらに、圧縮機２４からディフューザ４０によっｙｒプレナム４２を介して燃焼器１６に放出される。環状通路５０内の空気は次に、上流（例えば、燃料ノズル１２の方向）に送られ、空気はトランジションピース５８及びライナ４６の下流端部分６４を通って流れる。図示した実施形態では、空気流は、空気が環状通路５０を通って燃料ノズル１２に向かって上流に進む間、トランジションピース５８及びライナ４６の強制対流冷却をもたらす。これに関して、トランジションピース５８とライナ４６はいずれも燃焼器１６の内壁を現し、以下に詳細に述べる冷却システムを含む。燃料ノズル１２において、空気は燃料と混合され、燃焼チャンバ５２内で点火される。生じた燃焼ガスはチャンバ５２からトランジションピースキャビティ６０中に、そしてタービンノズル６２を通ってタービン１８に送られる。
【００１７】
上述の通り、高温燃焼ガスはチャンバ５２からトランジションピース５８を通ってタービン１８に流れる。燃焼ガスの温度はライナ４６及びトランジションピース５８の金属温度を上昇させ、金属が酸素と結合する（つまり、金属が酸化される）。酸化金属は燃焼器１６を破壊する。こうして、充分な保護がないと、ライナ４６とトランジションピース５８は徐々に酸化（例えば、消耗、消費）され、費用のかかる補修及び交換が必要になる。酸化を抑えるために、遮熱コーティングを用いてライナ４６とトランジションピース５８を保護することができる。具体的には、遮熱コーティングでライナ４６の内表面４７及びトランジションピース５８の内表面６８を被覆することによって、金属合金に燃焼ガスが作用するのを防ぐ（つまり、酸化を防ぐ）。残念ながら、遮熱コーティングは徐々に浸食及び／又はライナ４６及びトランジションピース５８から剥離されることがあり、酸化が起こりかねない。時間が経つと、過度の酸化の結果燃焼器１６の不都合な劣化を生じかねない。
【００１８】
図３は、図２の線３−３内の、遮熱コーティング（ＴＢＣ）剥離起動型エフュージョン冷却系９０を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。上述の通り、ＴＢＣ剥離起動型エフュージョン冷却系９０は、燃焼器キャビティ９６を通って進む酸化性燃焼ガス９４による過度の酸化（例えば、消耗、消費など）から燃焼器壁９２を保護する。作動中、燃焼ガスの高い温度が金属を加熱する。保護がないと、高い金属温度は金属の酸化を加速する（酸素が金属と結合して金属の分解を引き起こす）。従って、酸化が続くと、金属の過度の消耗／消費に至るおそれがあり、費用のかかる補修及び交換を招きかねない。図に示す通り、系９０は燃焼器壁９２の内表面１００を覆う遮熱コーティング（ＴＢＣ）９８を含む。また、系９０は燃焼器壁９２の外表面１０４と内表面１００の間に複数の穴１０２を含む。図に示す通り、穴１０２はある間隔１０６で均一に分離され、均一な幅１０８を画成する。他の実施形態では、間隔１０６及び穴の幅１０８は穴１０２毎に異なり得る（穴１０２は均一又は不均一な間隔又は大きさである）。これらの穴１０２はＴＢＣ９８の分離後（ＴＢＣ９８が内表面１００から分離される（例えば、浸食又は破砕・剥離する）と穴１０２が開く）、圧縮空気１１０による内表面１００の冷却（例えば、エフュージョン冷却、フィルム冷却など）及び保護を促進する。
【００１９】
図４は、図２の線３−３内の、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系９０を有する燃焼器壁９２の一実施形態の作動中の部分断面図である。作動中、ＴＢＣ９８は金属燃焼器壁９２を酸化性燃焼ガス９４から保護する。ＴＢＣ９８はセラミック遮熱コーティングである。しかし、時間が経つとＴＢＣ９８は内表面１００から浸食又は剥離（消耗又は消費）されて、金属内表面１００を無保護状態にする。図３に示すように、遮熱コーティング９８は燃焼器壁９２の内表面１００から分離（又は磨滅）されている。前述の通り、ＴＢＣ９８の分離によって穴１０２が開き、圧縮空気１１０が燃焼器壁９２を通って燃焼器キャビティ９６中に流れ込むことができる。穴１０２を出た後、圧縮空気１１０は空気の膜１１２を作る。この空気の膜１１２は内表面１００を冷却することにより燃焼器の酸化（例えば、消耗、消費など）を低減し、こうして燃焼器壁９２の酸化を妨害又は低減する。
【００２０】
図５は、図２の線３−３内の、酸化起動型エフュージョン冷却系１２２を有する燃焼器壁１２０の一実施形態の部分断面図である。この酸化起動型エフュージョン冷却系１２２は、ＴＢＣ剥離起動型エフュージョン冷却系９０と同様に、燃焼器キャビティ１２６を通って進む酸化性燃焼ガス１２４による過度の酸化（例えば、消耗、消費など）から燃焼器壁１２０を保護する。前述の通り、燃焼ガスの高い温度は金属を加熱して酸化（例えば、金属の分解）を促進する。酸化が続くと、燃焼器壁１２０の過度の消耗／消費が起こり、費用のかかる補修及び交換が必要となることがある。図に示す通り、系１２２は燃焼器壁１２０の内表面１３０を覆う遮熱コーティング（ＴＢＣ）１２８を含む。また、系１２２は燃焼器壁１２０の外表面１３４に複数の盲穴１３２を含む。図に示す通り、これらの盲穴１３２は外表面１３４から間隔１３６だけ侵入し、等しい幅１３８を有し、等しい間隔１４０で互いに分離されている。例えば、間隔１３６は壁１２０の厚さのおよそ５０〜１００、７５〜９９、又は８０〜９５％である。他の実施形態では、盲穴１３２の燃焼壁１２０中への進入深さは大小変更し得る。さらに他の実施形態では、各々の盲穴１３２の深さ１３６は他の盲穴１３２と異なってもよい。また、燃焼器壁１２０の特定の領域で酸化保護をもたらすため、盲穴１３２の幅１３８及び盲穴１３２間の間隔１４０は均一であっても不均一であってもよい。作動中、盲穴１３２は（一旦壁１２０を貫いて開くと）圧縮空気１４２により内表面１３０のエフュージョン冷却（内表面１３０の酸化保護）を促進する。より具体的には、ＴＢＣ１２８が内表面１３０から分離された後、系１２２は燃焼ガスが燃焼器壁１２０を間隔１４４だけ酸化（消耗、消費など）するのを可能にする。燃焼ガス１２４が壁１２０の間隔１４４と等しい部分を酸化し除去した後、盲穴１３２が開き、冷却（例えば、エフュージョン冷却、フィルム冷却など）が可能になり、その結果壁１２０をさらなる酸化から保護する。
【００２１】
図６は、線３−３に沿った、遮熱コーティングのない酸化起動型エフュージョン冷却系１２２を有する燃焼器壁の一実施形態の部分断面図である。作動中、ＴＢＣ１２８（図５に示す）は酸化性燃焼ガス１２４から金属燃焼器壁１２２を保護する。しかし、時間が経つと、ＴＢＣ１２８は内表面１３０から分離（例えば、浸食又は破砕）され得、金属内表面１３０を無保護状態にする。図に示す通り、ＴＢＣ１２８がないと、燃焼壁１２０は燃焼ガス１２４に曝露される。時間が経つと、燃焼ガス１２４は壁１２０の酸化を可能にし、壁１２０は酸化されるにつれて劣化し始める。壁１２０を部分的に、すなわち間隔１４４の分酸化（例えば、消耗、消費など）した後、盲穴１３２が開きエフュージョン冷却が可能になる。
【００２２】
図７は、図２の線３−３内の、酸化起動型エフュージョン冷却系１２２を有する燃焼器壁１２０の一実施形態の作動中の部分断面図である。図に示す通り、酸化により燃焼器壁１２０が間隔１４４だけ磨滅することで、盲穴１３２が完全に開き外表面１３４から内表面１３０まで壁１２０を貫通する。酸化により盲穴１３２が開くと、圧縮空気１４２は燃焼器壁１２０を通り抜けて燃焼器キャビティ１２６内に入ることができる。圧縮空気１４２が燃焼器キャビティ１２６に入ると、空気１４２が空気の膜１４４を作る。この空気の膜１４４は金属の内表面１３０を冷却し、また燃焼器壁１２０のさらなる酸化を妨害又は低減する。換言すると、空気の膜１４４は壁１２０に沿って保護シールド又は層を作り、それによって燃焼ガスが壁１２０の表面１３０に接触し酸化するのを妨害する。
【００２３】
図８は、図２の線３−３の、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系１６２と酸化起動型エフュージョン冷却系１６４を有する燃焼器壁１６０の一実施形態の部分断面図である。図に示す通り、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系１６２の穴１６６は、酸化起動型エフュージョン冷却系１６４の盲穴１６８及び１７０と組み合わせて使用できる。２つの系１６２と１６４の組合せにより、燃焼器壁１６０の即時及び遅延したエフュージョン冷却保護が可能になる。より具体的には、遮熱コーティング１７２の喪失により、穴１６６が、燃焼器壁１６０の即時のエフュージョン冷却（例えば、酸化保護）を提供することができる。穴１６６が十分な酸化保護を提供することができないときは、燃焼器壁１６０が酸化され盲穴１６８及び１７０が開くので、この盲穴１６８と１７０が追加のエフュージョン冷却（例えば、酸化保護）を提供する。換言すると、穴１６６は主要な酸化保護を提供することができ、一方燃焼器壁１６０が酸化されて（例えば、消耗する、消費されるなど）内表面１７４の一部が消失した場合には盲穴１６８及び１７０が二次的な保護として機能する。
【００２４】
図に示す通り、穴１６６は等しい幅１７６と深さ１７８を有する。前述の通り、幅１７６は燃焼器壁１６０の異なる部分に望まれるエフュージョン冷却に応じて均一でも不均一でもよい。また、穴１６６は燃焼器壁１６０を完全に貫通していて、ＴＢＣ１７２が除去された際の即時のエフュージョン冷却を可能にする。自明であろうが、盲穴１６８及び１７０は同様にそれぞれの深さ１８０及び１８２、並びにそれぞれの幅１８４及び１８６を有する。図に示す通り、盲穴１６８及び１７０は寸法が異なる。具体的には、盲穴１６８は、盲穴１７０の深さ１８２及び幅１８６より大きい深さ１８０及び幅１８４を有する（例えば、深さ及び幅が１０、１５、２５、５０、７５％大きい）。従って、燃焼器壁１６０の酸化により、盲穴１７０が開く前に盲穴１６８が開くことになる。実際、酸化により間隔１８８に等しい量の燃焼器壁１６０が除去されると盲穴１６８が開く。穴１６８を通って流れるエフュージョン冷却はその後穴１６６を通るエフュージョン冷却空気流と一緒になり、燃焼器壁１６０に対する全体の酸化保護を増大する。また、酸化が続き間隔１９０を貫通すると、酸化により盲穴１７０が開き、このため燃焼器壁１６０のエフュージョン冷却が増大する。従って、酸化が増大するとエフュージョン冷却が増大する。換言すると、酸化に対する応答は燃焼器壁１６０の酸化に応じて変化し得る。また、盲穴１６８は、幅１８４と１８６の差のため、盲穴１７０より大きなエフュージョン冷却（酸化保護）を提供することができる。他の実施形態では、盲穴１６８及び１７０の深さと幅は変化し得る。例えば、盲穴１６８及び１７０の深さ１８０及び１８２を増大させることにより、間隔１８８及び１９０を低減させて、盲穴１６８及び１７０が開いて、エフュージョン冷却をもたらす前に起こり得る酸化の量を低減させる。さらに、盲穴１６８及び１７０の幅も増減できる。幅１８４及び１８６を大きくすると盲穴１６８及び１７０により得られるエフュージョン冷却能力を増すことができ、幅１８４及び１８６を狭めるとエフュージョン冷却能力を低減させる。従って、様々な組合せが可能であり、盲穴１７０の深さ１８２及び／又は幅は、盲穴１６８の深さ１８０及び／又は幅１８６より大きくても又は小さくてもよい。従って、系１６２及び１６４は燃焼器壁１６０の酸化に応じてエフュージョン冷却応答を調節することができる。
【００２５】
図９は、図２の線３−３内の、作動中の遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系１６２及び酸化起動型エフュージョン冷却系１６４を有する燃焼器壁１６０の一実施形態の部分断面図である。作動中、ＴＢＣ１７２（図８に示す）は酸化性燃焼ガス２００から金属の燃焼器壁１６０を保護する。しかし、時間が経つと、ＴＢＣ１７２は内表面１７４から分離できる（例えば、破砕・剥離、浸食又は消耗する）。図に示す通り、ＴＢＣ１７２の分離により遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系１６２の穴１６６が開く。一旦開くと、穴１６６は冷却空気流１９２が燃焼器壁１６０を通り抜けて燃焼器キャビティ１９４に入ることができるようになる。圧縮空気１９２は燃焼器キャビティ１９４に入ると、内表面１７４を覆う冷却空気流又はフィルム１９６を作る。冷却空気流又は膜１９６は燃焼器壁１６０のための酸化保護を提供する。
【００２６】
図１０は、図２の線３−３内の、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系１６２と作動中の酸化起動型エフュージョン冷却系１６４を有する燃焼器壁１６０の一実施形態の部分断面図である。図に示す通り、ＴＢＣ１７２がないと、燃焼壁１６０は燃焼ガス２００に曝露される。時間が経つと、燃焼ガス２００は壁１６０の酸化を引き起こし、壁１６０は酸化されると消耗又は消費され始める。酸化により壁１６０が間隔１８８の分だけ部分的に消耗又は消費された後、盲穴１６８が開き、追加のエフュージョン冷却が可能になる。より具体的には、穴１６８を通って流れる圧縮空気１９２が冷却空気流又は膜１９６を増加させ、従って燃焼器壁１６０のさらなる酸化を妨害又は低減する。酸化が続いて壁１００が間隔１９０だけ消耗又は消費されると、酸化により盲穴１７０が開き、冷却空気流又は膜１９６がさらに増大する。このようにして、系１６２は穴１６６による即時又は遅延したエフュージョン冷却保護を提供することができ、一方系１６４は盲穴１６８及び１７０による遅延した又は二次的な酸化保護を提供することができる。
【００２７】
図１１は、図２の線１１−１１に沿った、燃焼器１６の内壁の保護システム２２２を有する燃焼器壁２２０の一実施形態の部分断面図である。このシステム２２２は遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系、酸化起動型エフュージョン冷却系又はそれらの組合せである。従って、コーティングにより覆われた複数の穴２２４は、燃焼器壁２２０を完全に貫通する穴、燃焼器壁２２０に部分的に侵入する盲穴、又はかかる穴と盲穴の組合せである。本実施形態では、穴２２４は、大きさ（例えば、直径）及び数が増大する列と減少する列とが交互になっている。また、穴２２４は燃焼器壁２２０に沿って大きさ、間隔、形状、深さ、及び数が変化し得（不均一）、システム２２２は燃焼器の特定の一部分に調節された酸化保護を提供することができる。
【００２８】
図１２は、図２の線１１−１１に沿った、燃焼器の内壁の保護システム２４２を有する燃焼器壁２４０の一実施形態の断面図である。このシステム２４２は遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系、酸化起動型エフュージョン冷却系又はそれらの組合せである。従って、コーティングにより覆われた複数の穴２４４は、燃焼器壁２４０を完全に貫通する穴、燃焼器壁２４０に一部侵入する盲穴、又はかかる穴と盲穴の組合せである。本実施形態では、穴２４４は均一で等しい間隔で離れている。実施形態に応じて、穴２４４は燃焼器１６の周りで、又は燃焼器１６の一部分（過度の酸化を受ける部分）で等しい間隔で離れていることができる。このようにして、システム２４２は燃焼器１６全体又はその一部分の完全な又は調節された酸化保護を提供することができる。
【００２９】
本発明の技術的効果として、冷却空気流又は膜による燃焼器壁の酸化保護がある。特に、開示された実施形態は遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系、酸化起動型エフュージョン冷却系又はそれらの組合せを含む。上述の通り、これら２つのシステムは燃焼器壁の過度の酸化（例えば、消耗、消費など）を低減する冷却空気流又は膜を提供する。また、各々のシステムに伴う穴と盲穴は燃焼器に沿って幅、間隔、深さ、形状、及び位置が変化し得る（幅、間隔、深さ及び位置は均一でも不均一でもよい）。また、上述の通り、これらの壁保護システムは即時又は遅延した酸化保護を提供することができる。具体的には、遮熱コーティング剥離起動型エフュージョン冷却系は遮熱コーティングの喪失の際に即時のエフュージョン冷却（酸化保護）を提供することができる。酸化起動型エフュージョン冷却系は遅延した応答を提供することができ、盲穴が開いてエフュージョン冷却（酸化保護）を提供する前に燃焼器壁の部分的な酸化が可能である。
【００３０】
本明細書の説明では例を用いて、最良の態様を含めて本発明を開示し、また当業者があらゆるデバイス又はシステムを作成し使用し、かつあらゆる援用された方法を実施することを含めて本発明を実施できるようにした。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲に定義されており、当業者には自明の他の例を包含し得る。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に差のない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内に入るものと考えられたい。
【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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