(57)【要約】【課題】高温ガス経路構成要素の改善及び高温ガス経路構成要素の冷却方法の改善を提供すること。【解決手段】燃焼器の高温ガス経路構成要素を冷却するシステムは、一般に、高温ガス経路構成要素の外側表面を円周方向に囲むインピンジメントスリーブを含む。第１の冷却チャンバが、インピンジメントスリーブと、高温ガス経路構成要素の外側表面の第１の部分との間に定められる。第２の冷却チャンバが、第１の冷却チャンバから下流側に配置される。第２の冷却チャンバは、インピンジメントスリーブと、高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分との間に定められる。入口が、インピンジメントスリーブを貫通して延びて、第１の冷却チャンバ内への第１の流路を定める。出口が、第１の冷却チャンバと第２の冷却チャンバとの間に第２の流路を定める。【選択図】      図１
2014095381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器の高温ガス経路構成要素を冷却するシステムであって、
前記高温ガス経路構成要素の外側表面を円周方向に囲むインピンジメントスリーブと、
前記インピンジメントスリーブと、前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第１の部分との間に定められる第１の冷却チャンバと、
前記第１の冷却チャンバから下流側にあり、前記インピンジメントスリーブと、前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分との間に定められる第２の冷却チャンバと、
前記インピンジメントスリーブを貫通して延びて、前記第１の冷却チャンバ内への第１の流路を定める入口と、前記第１の冷却チャンバと前記第２の冷却チャンバとの間に第２の流路を定める出口と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記高温ガス経路構成要素が、燃焼ライナ又は移行ダクトのうちの１つである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記入口が、冷却媒体を前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第１の部分上に衝突させるよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記出口が、前記第１の冷却チャンバからの冷却媒体を前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分上に再衝突させるよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記インピンジメントスリーブが、下側部分から半径方向に分離された上側部分を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記インピンジメントスリーブの上側部分と下側部分との間に定められた冷却チャンネルを更に備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記入口が、前記インピンジメントスリーブの上側部分を貫通して延びており、前記出口が、前記インピンジメントスリーブの下側部分を貫通して延びている、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記高温ガス経路構成要素の外側表面に沿って配置された横方向に延び津レール部材を更に備え、前記レール部材が、前記第１の冷却チャンバを前記第２の冷却チャンバから少なくとも部分的に分離する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記出口から下流側にあり、前記インピンジメントスリーブと、前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分との間に定められる排気通路を更に備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ガスタービン用の燃焼器であって、
外側ケーシングと、
前記ケーシングによって円周方向に囲まれ、前記ケーシングとの間に流れ通路を定めるように前記ケーシングから半径方向に分離された環状の高温ガス経路構成要素と、
を備え、前記高温ガス経路構成要素が、
第１の冷却チャンバ及び第２の冷却チャンバを外側表面に沿って定め、該第２の冷却チャンバが前記第１の冷却チャンバから下流側にある主本体と、
前記第１及び第２の冷却チャンバを円周方向に囲むインピンジメントスリーブと、
前記インピンジメントスリーブを貫通して延びて、前記流れ通路と前記第１の冷却チャンバとの間に第１の流路を定める入口と、
前記入口から下流側で前記インピンジメントスリーブを貫通して延びて、前記第１の冷却チャンバと前記第２の冷却チャンバとの間に第２の流路を定める出口と、
を含む、燃焼器。
【請求項１１】
前記高温ガス経路構成要素が、燃焼ライナ及び移行ダクトのうちの１つである、請求項１０に記載の燃焼器。
【請求項１２】
前記入口が、前記燃焼器の流れ通路からの冷却媒体を前記主本体の外側表面の第１の部分上に衝突させるよう構成されている、請求項１０に記載の燃焼器。
【請求項１３】
前記出口が、前記第１の冷却チャンバからの冷却媒体を前記主本体の外側表面の第２の部分上に衝突させるよう構成されている、請求項１２に記載の燃焼器。
【請求項１４】
前記高温ガス経路構成要素の主本体の外側表面に沿って配置された横方向に延びるレール部材を更に備え、該レール部材が、前記第１の冷却チャンバを前記第２の冷却チャンバから少なくとも部分的に分離する、請求項１０に記載の燃焼器。
【請求項１５】
前記インピンジメントスリーブと前記第２の冷却チャンバとの間に定められ、前記インピンジメントスリーブの第２の冷却通路から下流側にある排気流路を更に備える、請求項１０に記載の燃焼器。
【請求項１６】
前記インピンジメントスリーブが、下側部分から半径方向に分離された上側部分と、前記上側部分と前記下側部分との間に定められた冷却チャンネルとを含む、請求項１０に記載の燃焼器。
【請求項１７】
前記入口が、前記インピンジメントスリーブの上側部分を貫通して延びており、前記出口が、前記インピンジメントスリーブの第２の部分を貫通して延びている、請求項１６に記載の燃焼器。
【請求項１８】
ガスタービンの燃焼器内に配置された高温ガス経路構成要素の外側表面の一部を冷却する方法であって、
インピンジメントスリーブを貫通して延びた入口を通って冷却媒体を送る段階と、
前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第１の部分上に前記冷却媒体を衝突させる段階と、
前記インピンジメントスリーブを貫通して延びた出口を通って前記冷却媒体を送る段階と、
前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分上に前記冷却媒体を再衝突させる段階と、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記高温ガス経路構成要素の排気通路を通った前記冷却媒体を第２の高温ガス経路構成要素の内側表面上に送る段階を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分からの前記冷却媒体を前記燃焼器内に定められた高温ガス経路内に送る段階を更に含む、請求項１８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、ガスタービンの燃焼器内に配置された高温ガス経路構成要素に関する。より詳細には、本発明は、高温ガス構成要素の一部のインピンジメント冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、産業及び発電事業において広く使用されている。典型的なガスタービンは、圧縮機セクション、圧縮機セクションから下流側の燃焼セクション、及び燃焼器から下流側のタービンセクションを含む。燃焼セクションは、一般に、燃焼セクション及びタービンセクション間を延びる高温ガス経路を少なくとも部分的に定める、燃焼ライナ及び／又は移行ダクトのような種々の環状形高温ガス経路構成要素を有する燃焼器を含む。高温ガス経路構成要素の各々は、一般に、内側表面と外側表面とを含む。典型的には、燃焼セクションは更に、高温ガス経路構成要素を囲み且つ圧縮機セクションと流体連通したプレナムを定めるケーシングを含む。
【０００３】
作動時には、周囲空気のような加圧作動流体が、圧縮機セクションから燃焼セクションのプレナムに送られる。加圧作動流体の一部は、燃料と混合されて、通常は燃焼器ライナ内に定められる燃焼室にて可燃性混合気を形成する。可燃性混合気は、燃焼して高温高速のガスを生成し、高温ガス経路を通ってタービンセクションに流入する。加圧作動流体の一部は、種々の高温ガス経路構成要素の外側表面及び他の高温セグメントを冷却するための冷却媒体として使用される。例えば、冷却媒体は、種々の高温ガス経路構成要素の外側表面にわたって配向され、これら表面を対流及び／又は伝導冷却することができる。
【０００４】
燃焼ライナの後方端部及び移行ダクトの後方端部などの高温ガス経路構成要素の特定区域は、熱応力に特に弱い場合がある。その結果、これらの区域は、冷却媒体のジェットを高温ガス経路構成要素の外側表面上に集束させることにより大きな恩恵を受け、これにより冷却媒体と高温ガス経路構成要素との間の熱伝達率又は冷却効果が大きく向上する。この冷却方法は、インピンジメント又はジェットインピンジメント冷却として産業分野において公知である。
【０００５】
現行のインピンジメント冷却構成では、冷却媒体は、高温ガス経路構成要素の１つの外側表面の特定の区域上に加圧作動流体を衝突／集束させるよう構成された１つ又はそれ以上の冷却通路を通って送られる。一般に、冷却媒体は、高温ガス経路構成要素の１つの外側表面上に衝突した後、高温ガス経路に直接送られ、及び／又は加圧作動流体のストリーム内に戻し、ここで燃焼のため燃料と混合させることができる。
【０００６】
この冷却方法は、一般に、冷却空気が衝突する特定区域を冷却するのに効果的であるが、冷却空気の相当な量の冷却能力は利用可能ではない。例えば、高温ガス構成要素の更なる冷却は、同じ冷却媒体を用いて実現することができる。従って、高温ガス経路構成要素の改善及び高温ガス経路構成要素の冷却方法の改善が当該技術分野において有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第０２０３４３１号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明に記載しており、又はその説明から自明なものとすることができ、或いは本発明を実施することにより知ることができる。
【０００９】
本発明の１つの実施形態は、燃焼器の高温ガス経路構成要素を冷却するシステムである。本システムは一般に、高温ガス経路構成要素の外側表面を円周方向に囲むインピンジメントスリーブを含む。第１の冷却チャンバが、インピンジメントスリーブと、高温ガス経路構成要素の外側表面の第１の部分との間に定められる。第２の冷却チャンバが、第１の冷却チャンバから下流側に配置される。第２の冷却チャンバは、インピンジメントスリーブと、高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分との間に定められる。入口が、インピンジメントスリーブを貫通して延びて、第１の冷却チャンバ内への第１の流路を定める。出口が、第１の冷却チャンバと第２の冷却チャンバとの間に第２の流路を定める。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、外側ケーシングと、ケーシングによって円周方向に囲まれた環状の高温ガス経路構成要素と、を有するガスタービン用の燃焼器である。高温ガス経路構成要素は、ケーシングとの間に流れ通路を定めるようにケーシングから半径方向に分離される。高温ガス経路構成要素は、第１の冷却チャンバ及び第２の冷却チャンバを外側表面に沿って定めた主本体を含む。第２の冷却チャンバは、第１の冷却チャンバから下流側にある。インピンジメントスリーブは、第１及び第２の冷却チャンバを円周方向に囲む。入口が、インピンジメントスリーブを貫通して延びている。入口は、流れ通路と第１の冷却チャンバとの間に第１の流路を定める。出口は、入口の下流側でインピンジメントスリーブを貫通して延びている。出口は、第１の冷却チャンバと前記第２の冷却チャンバとの間に第２の流路を定める。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、ガスタービンの燃焼器内に配置された高温ガス経路構成要素の外側表面の一部を冷却する方法を含む。本方法は、インピンジメントスリーブを貫通して延びた入口を通って冷却媒体を送る段階を含む。冷却媒体は、高温ガス経路構成要素の外側表面の第１の部分上に衝突する。冷却媒体は、インピンジメントスリーブを貫通して延びた出口を通って送られる。冷却媒体は、高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分上に再衝突される。
【００１２】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１３】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の種々の実施形態の範囲内にある例示的な燃焼器の簡易断面図。
【図２】図１に示す燃焼器の一部の部分切り欠き斜視図。
【図３】本開示の１つの実施形態による、図１に示す高温ガス経路構成要素の後方端部を冷却するシステムの拡大断面図。
【図４】図３に示すような、高温ガス経路構成要素を冷却するシステムのインピンジメントスリーブ部分の拡大断面斜視図。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図３に示す燃焼ライナの後方端部の拡大断面斜視図。
【図６】本開示の１つの実施形態による、図３に示す高温ガス経路構成要素の後方端部を冷却するシステムの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。加えて、用語「上流側」及び「下流側」は、流体経路における構成要素の相対的位置を示している。例えば、流体が構成要素Ａから構成要素Ｂに流れる場合、構成要素Ａは、構成要素Ｂの上流側にある。逆に、構成要素Ｂが構成要素Ａから流体を受け取る場合、構成要素Ｂは構成要素Ａの下流側にある。
【００１６】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１７】
本開示の種々の実施形態は、燃焼ライナ又は移行ダクトなどの燃焼器の高温ガス経路構成要素の一部を冷却するシステムを含む。本システムは、一般に、高温ガス構成要素を円周方向に囲むインピンジメントスリーブを含む。第１の冷却チャンバは、第２の冷却チャンバから上流側に位置付けられる。第１及び第２の冷却チャンバは、インピンジメントプレートにより囲まれる。冷却媒体は、入口を通って第１の冷却チャンバに流入し、高温ガス経路構成要素の外側表面の一部に衝突する。次いで、冷却媒体は、インピンジメントプレートを貫通して延びた出口を通って送られる。冷却媒体は、高温ガス経路構成要素の外側表面の第２の部分上に再集束されて衝突し、これにより高温ガス経路構成要素を冷却するために冷却媒体を更に利用する。
【００１８】
ここで図面を参照すると、図１は、ガスタービンに含めることができるような、例示的な燃焼セクション１０の簡易断面図を示し、図２は、図１に示す燃焼セクションの燃焼器１２の一部の部分切り欠き斜視図を示す。図１に示すように、燃焼セクション１０は、一般に、燃焼器１２を囲むケーシング１４を含む。端部カバー１６は、燃焼器１２の一方端にてケーシング１４の一部に接続される。少なくとも１つの燃料ノズル１８が、端部カバー１６から軸方向下流側に延びる。少なくとも１つの燃料ノズル１８は、ケーシング１４内に半径方向に延びるキャップ組立体２０を通って延びる。
【００１９】
種々の高温ガス経路構成要素２２は、キャップ組立体２０から下流側に延びて、燃焼器１２を通る高温ガス経路２４を定めるようにする。高温ガス経路構成要素２２は、一般に、環状燃焼ライナ２６及び環状移行ダクト２８を含む。燃焼ライナ２６は、キャップ組立体２０から下流側に延びる。燃焼室３０は、少なくとも１つの燃料ノズル１８から下流側で燃焼ライナ２６内に少なくとも部分的に定められる。移行ダクト２８は、燃焼ライナ２６から下流側に延びて、タービン２６の入口３４に隣接して配置される第１段ノズル３２に隣接して終端する。
【００２０】
第１の流れスリーブ３８は、移行ダクト２８を少なくとも部分的に囲み、第２の流れスリーブ４０は、燃焼ライナ２６を少なくとも部分的に囲む。環状流れ通路４２は、第１の流れスリーブ３８と移行ダクト２８との間、及び第２の流れスリーブ４０と燃焼ライナ２６との間に定められる。第１の流れスリーブ３８は、一般に、燃焼セクションケーシング１４内に定められたプレナム４６と環状流れ通路４２との間に流路を定める複数の冷却通路を含む。加えて、第２の流れスリーブ４０は、プレナム４６と環状流れ通路４２との間に流路を定める１つ又はそれ以上の冷却通路４８を含むことができる。
【００２１】
作動時には、加圧空気５０のような作動流体は、燃焼セクション１０から上流側に位置する軸流圧縮機などの圧縮機（図示せず）から燃焼セクション１０のプレナム４６に送られる。図１に示すように、加圧空気５０の主要部分は、冷却通路４４を通って環状流れ通路に送られる。このようにして、冷却媒体５２として加圧空気５０を使用して、移行ダクト２８の外側表面５４（図２）及び／又は燃焼ライナ２６の外側表面５６（図２）にインピンジメント冷却、対流冷却、伝導冷却を提供する。
【００２２】
図１に示すように、冷却媒体５２は、端部カバー１６にて方向を反転させる前に、環状流れ通路４２に沿って移動する。次いで、冷却媒体５２は、１つ又はそれ以上の燃料ノズル１８を過ぎて端部キャップ２０を通って流れ、ここで燃料と混合されて燃焼室３０において燃焼することにより高温ガス５８を生成し、該高温ガスが、高温ガス経路２４を通って第１段ノズル３２を越えてタービン３６の入口３４に流入する。高温ガス５８は、燃焼ライナ２６及び／又は移行ダクト２８に大きな熱応力をもたらし、これによりこれら高温ガス経路構成要素２２の機械的寿命を制限する。より具体的には、図２に示すように、燃焼ライナ２６の後方端部６０及び／又は移行ダクト２８の後方端部６２は、高温ガス５８により発生する高い熱応力に特に弱い可能性がある。
【００２３】
図２に示すように、燃焼ライナ２６は、一般に、環状主本体６４と、後方端部６０から軸方向に分離された前方端部６６とを含む。燃焼ライナの外側表面５６は、一般に、前方端部６６と後方端部６０との間を延びる。移行ダクト２８は、一般に、環状主本体６８と、後方端部６２から上流側にある前方端部７０とを含む。図２に示すように、燃焼ライナ２６の後方端部６０は、一般に、移行ダクト２８の前方端部７０内に着座される。
【００２４】
図３は、本開示の１つの実施形態による、種々の高温ガス経路構成要素７２を冷却するためのシステム（本明細書では「システム」と呼ばれる）の側断面図を示している。図４は、図３に示すようなシステム７２のインピンジメントスリーブ７４部分の断面斜視図を示し、図５は、本発明の１つの実施形態による、図２に示す燃焼ライナ２６の後方端部６０の一部の断面斜視図を示す。図２によれば、システム７２は、燃焼ライナの後方端部６０及び／又は移行ダクト２８上に配備することができる。
【００２５】
１つの実施形態において、図３に示すように、システム７２は、燃焼ライナの後方端部６０に配備される。図示のように、システム７２は一般に、上側部分７６及び下側部分７８を有するインピンジメントスリーブ７４を含む。インピンジメントスリーブ７４は、燃焼ライナ２６の外側表面５６を少なくとも部分的に囲む。第１の冷却チャンバ８０は、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６と、燃焼ライナ２６の外側表面５６の第１の部分８２との間に定められる。第２の冷却チャンバ８４は、インピンジメントスリーブ７４の下側部分７８と燃焼ライナ２６の外側表面５６の第２の部分８６との間で第１の冷却チャンバ８０から下流側に定められる。第２の冷却チャンバ８４は、燃焼ライナ２６の後方端部６０にほぼ隣接して配置される。
【００２６】
特定の実施形態において、図３及び５に示すように、燃焼ライナ２６の環状主本体６４は、第１の冷却チャンバ８０又は第２の冷却チャンバ８４の少なくとも１つを少なくとも部分的に定める。例えば、第１の冷却チャンバ８０又は第２の冷却チャンバ８４の少なくとも１つは、燃焼ライナ２６の主本体６４に鋳造及び／又は機械加工することができる。代替の実施形態において、システム７２は、第１の冷却チャンバ８０又は第２の冷却チャンバ８４の少なくとも１つを少なくとも部分的に定めるライナ延長部などの別個の構成要素から構成することができる。別個の構成要素は、燃焼ライナ２６の後方端部６０に溶接又は他の方法で接合することができる。
【００２７】
特定の実施形態において、図３及び５に示すように、横断して延びるレール部材８８は、第１の冷却チャンバ８０を第２の冷却チャンバ８４から少なくとも部分的に分離する。レール部材８８は、インピンジメントスリーブ７４を燃焼ライナ２６の主本体６４に支持及び／又は接合するための着座面を少なくとも部分的に提供することができる。
【００２８】
種々の実施形態において、図３に示すように、第１の半径方向に延びる支持部材９０は、外側表面５６の第１の部分８０と、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６との間に延びる。第１の支持部材９０は、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６とレール部材８８との間の半径方向分離を提供する。第１の支持部材９０は、燃焼ライナ２６の主本体６４に対してインピンジメントスリーブ７４を支持及び／又は接合するための着座面を少なくとも部分的に定めることができる。第２の支持部材９２は、燃焼ライナ２６の外側表面５６の第２の部分８６と、インピンジメントスリーブ７４の末端部分９４との間に延びる。図３に示すように、第２の支持部材９２は、インピンジメントスリーブ７４の下側部分７８及び／又は末端部分９４と、外側表面５６の第２の部分８６との間に半径方向分離をもたらすことができる。第２の支持部材９２は、インピンジメントスリーブ７４を燃焼ライナ２６に支持及び／又は接合するための着座面を少なくとも部分的に提供することができる。
【００２９】
図３及び４に示すように、インピンジメントスリーブ７４の下側部分７８は、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６から半径方向に分離される。特定の実施形態において、図３に示すように、下側部分７８は、レール部材８８から実質的に軸方向下流側に延びて、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６にほぼ平行である。流れチャンネル９５は、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６と下側部分７８との間に少なくとも部分的に定められる。
【００３０】
図３及び４に示すように、入口又は冷却通路９６は、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６を通って延びる。図３に示すように、入口９６は、環状流れ通路４２と第１の冷却チャンバ８０との間に冷却流路９８を定める。作動時には、環状流れ通路４２は、一般に、第１の冷却チャンバ８０よりも高い圧力で保持される。その結果、冷却媒体５２は、冷却流路９８を通って第１の冷却チャンバ８０内に流入する。詳細な実施形態において、図３及び４に示すように、入口は、燃焼ライナ２６の外側表面５６の第１の部分８２の小区域上に高速で冷却媒体５２を集束又は衝突させ、これにより冷却媒体５２の熱伝達率を向上させるように構成されている。例えば、図３に示すように、入口９６は、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６の上面１００からテーパ、面取り、又は凹状を形成することができる。このようにして、冷却媒体５２を冷却ジェットに集中させ、第１の冷却チャンバ８０内の第１の部分８２をより効果的に冷却することができる。
【００３１】
代替の実施形態において、図４に示すように、スクープ又は他の流れ捕捉装置１０２が、入口９６から半径方向外向きに延びて、該入口を少なくとも部分的に囲むことができる。スクープ１０２は、全体的に、環状流れ通路４２を通って流れる冷却媒体５２の流れ方向に面している。冷却媒体５２（図３）が環状流れ通路４２を通って流れるので、その摩擦により、移行ダクト２８及び／又は燃焼ライナ２６の外側表面５４、５６に最も近接して流れる冷却媒体５２の部分の速度が低下する。スクープ１０２は、これら表面５４、５６から半径方向に分離された冷却媒体５２の一部を捕捉し、これにより第１の冷却チャンバ８０（図３）に流入する冷却媒体５２の速度を増大させる。その結果、冷却媒体５２の熱伝達率が増大し、これにより第１の冷却チャンバ８０内に配置された燃焼ライナ２６の外側表面５６の第１の部分８２に対する冷却を改善することができる。
【００３２】
図３及び４に示すように、出口又は冷却通路１０４は、インピンジメントスリーブ７４の下側部分７８を貫通して延びる。図３に示すように、出口１０４は、第１の冷却チャンバ８０と第２の冷却チャンバ８４との間に延びる冷却流路１０６を定める。作動時には、第１の冷却チャンバ８０は、一般に、第２の冷却チャンバ８４よりも高い圧力にある。その結果、冷却媒体５２は、第１の冷却チャンバ８０から冷却流路１０６を通って第２の冷却チャンバ８４に流れる。
【００３３】
特定の実施形態において、図３及び５に示すように、出口１０４は、第１の冷却チャンバ８０からの冷却媒体５２を燃焼ライナ２６の外側表面５６の第２の部分８６の小区域又は集中区域上に集束又は衝突させ、これにより冷却媒体５２の熱伝達率を向上させるよう構成されている。例えば、図３に示すように、出口１０４は、インピンジメントスリーブ７４の下側部分７８の外側表面１０７（図４）から半径方向内向きにテーパ、面取り、又は凹状を形成することができる。このようにして、冷却媒体５２を冷却ジェットに集中させて、第２の冷却チャンバ８４の第２の部分８６上に再衝突させ、第１の冷却チャンバ８０から送られた冷却媒体５２の冷却能力を再利用することができる。
【００３４】
図３に示すように、排気出口１０８は、インピンジメントスリーブ７４の末端部分９４及び／又は下側部分７８と燃焼ライナ２６の外側表面５６の第２の部分８６との間に少なくとも部分的に定められる。特定の実施形態において、排気出口１０８は、第２の冷却チャンバ８４と移行ダクト２８との間に流路１１０を定める。このようにして、冷却媒体５２は、排気通路１１０から移行ダクト２８の内側表面１１２に沿って送られ、移行ダクト２８の内側表面１１２にフィルム冷却を提供する。
【００３５】
代替の実施形態において、システム７２は、移行ダクトの後方端部にて配備され、排気出口１０８が、冷却媒体５２を第２の冷却チャンバ８４から移行ダクト２８の後方端部６２に配置された固定ベーン３２（図１）の第１段に送る。このようにして、冷却媒体５２は、固定ノズル３２（図１）の第１段にフィルム冷却を提供することができる。
【００３６】
作動時には、図６に示すように、冷却媒体５２は、環状流れ通路４２から流路９８に沿って、インピンジメントスリーブ７４の上側部分７６を貫通して延びた入口９８を通って流れる。冷却媒体５２は、燃焼ライナ２６の外側表面５６の第１の部分８２上に衝突し、外側表面５６の第１の部分８２から冷却媒体５２に熱が伝達される。次いで、冷却媒体５２は、第１の冷却チャンバ８０から、該第１の冷却チャンバ８０と第２の冷却チャンバ８４との間に延びた流路１０６に沿って送られる。冷却媒体５２が、インピンジメントスリーブ７４の下側部分７８の出口１０４を通って第２の冷却チャンバ８４に流入すると、冷却媒体５２は、燃焼ライナ２６の外側表面５６の第２の部分８６上に再衝突するように集束される。このようにして、外側表面５６の第２の部分８６から冷却媒体５２に熱が伝達される。次いで、冷却媒体５２は、排気通路１０８を通って高温ガス経路２４内に及び／又は移行ダクト２８の内側表面１１２に沿って送られ、これにより移行ダクト２８の内側表面１１２に沿ってフィルム冷却を提供する。
【００３７】
図３から図６に提示された種々の実施形態はまた、燃焼ライナ２６及び／又は移行ダクト２８のような種々の高温ガス経路構成要素２２の後方部分を冷却する方法を提供する。本方法は、一般に、インピンジメントスリーブ７４を貫通して延びた入口９６を通って第１の冷却チャンバ８０に冷却媒体５２を送る段階を含む。次いで、冷却媒体５２は、高温ガス経路構成要素２２の外側表面５６の第１の部分８２上に衝突する。次に、冷却媒体５２は、第１の冷却チャンバから、インピンジメントスリーブ７４を貫通して延びた出口１０４を通って送られる。次いで、冷却媒体５２は、第２の冷却チャンバ８４内に配置された高温ガス経路構成要素２２の外側表面５６の第２の部分８６上に衝突する。本方法は更に、排気通路１０８を通って冷却媒体５２を送り、第２の高温ガス経路構成要素２２の内側表面上を冷却媒体５２の薄膜で覆う段階を含むことができる。本方法は更に、第２の冷却チャンバ８４から排気通路１０８を通って高温ガス経路２４内に送る段階を含むことができる。
【００３８】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１０  燃焼セクション
１２  燃焼器
１４  ケーシング
１６  端部カバー
１８  燃料ノズル
２０  キャップ組立体
２２  高温ガス経路構成要素
２４  高温ガス経路
２６  燃焼ライナ
２８  移行ダクト
３０  燃焼室
３２  第１段ノズル
３４  タービン入口
３６  タービン
３８  流れスリーブ
４０  流れスリーブ
４２  環状流れ通路
４４  冷却通路
４６  プレナム
４８  冷却通路
５０  加圧空気
５２  冷却媒体
５４  外側表面
５６  外側表面
５８  高温ガス
６０  後方端部
６２  後方端部
６４  主本体
６６  前方端部
６８  主本体
７０  前方端部
７２  システム
７４  インピンジメントスリーブ
７６  上側部分
７８  下側部分
８０  加圧空気
８２  第１の部分の外側表面
９０  第２の部分の外側表面
９２  支持部材
９４  末端部分
９５  流れチャンネル
９６  入口
９８  冷却流路
１００  上面
１０２  スクープ
１０４  出口
１０６  流路
１０７  外側表面
１０８  排気出口
１１０  流路
１１２  内側表面
【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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