(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼器ライナ冷却アセンブリを提供する。【解決手段】燃焼器ライナ冷却アセンブリが、燃焼室を画定する燃焼器ライナ２８を含む。やはり含まれるものは燃焼器ライナ２８の尾部端部４０から半径方向で外方向に間隔を置かれて少なくとも部分的にこの尾部端部４０を取り囲むカバースリーブ５８であり、カバースリーブ５８と燃焼器ライナ２８が冷却環５２を画定する。さらに含まれるものは冷却流４２を冷却環５２へ送るためにカバースリーブ５８を通って延びる少なくとも１つの開口６４である。なおもさらに含まれるものはカバースリーブ５８と燃焼器ライナ２８との間に配置された穴開きスリーブ６８であり、この穴開きスリーブ６８は燃焼器ライナ２８に向かって冷却流４２を衝突させるための複数の穴７０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を画定する燃焼器ライナと、
前記燃焼器ライナの尾部端部から半径方向で外方向に間隔を置かれて少なくとも部分的に前記尾部端部を取り囲み、前記燃焼器ライナとの間で冷却環を画定するカバースリーブと、
冷却流を前記冷却環へと送るために前記カバースリーブを通って延びる少なくとも１つの開口と、
前記カバースリーブと前記燃焼器ライナとの間に配置され、前記燃焼器ライナに向かって前記冷却流を衝突させるための複数の穴を有する穴開きスリーブとを含む燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項２】
前記冷却環が前部領域と尾部領域を含み、前記少なくとも１つの開口が前記前部領域近傍に配置される、請求項１記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項３】
前記尾部領域が、前記冷却環の外へ軸方向に前記冷却流を吐出するように整列された逃がしオリフィスを含む、請求項２記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項４】
前記燃焼器ライナの外側表面に沿って配置された複数の流れ操作部品をさらに含む、請求項１記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項５】
前記複数の流れ操作部品が前記燃焼器ライナの外側表面の周りで円周方向に延び、軸方向で互いに間隔を置かれる、請求項４記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項６】
前記複数の流れ操作部品が窪み、タービュレータ、および山型のうちの少なくとも１つを含む、請求項４記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項７】
前記冷却流を前記燃焼室の中に入れて前記燃焼器ライナの内側表面に近い場所へと送り、表面沿いに冷却するために前記燃焼器ライナを通って前記冷却環と前記燃焼室との間に延びる少なくとも１つの冷却流路をさらに含む、請求項４記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項８】
前記冷却流を前記燃焼室の中に入れて前記燃焼器ライナの内側表面に近い場所へと送り、表面沿いに冷却するために前記燃焼器ライナを通って前記冷却環と前記燃焼室との間に延びる少なくとも１つの冷却流路をさらに含む、請求項１記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの冷却流路が前記冷却流を前記燃焼室の中に入れて前記内側表面の部分に沿って送り、それによって冷却フィルム層を形成する、請求項８記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項１０】
燃焼室を画定し、外側表面と内側表面を有する燃焼器ライナと、
前記燃焼器ライナの尾部端部から半径方向で外方向に間隔を置かれて少なくとも部分的に前記尾部端部を取り囲み、前記燃焼器ライナの前記外側表面との間で環体を画定するカバースリーブであって、冷却流が前記カバースリーブを通って延びる開口を通って前記環体へと送られるカバースリーブと、
前記外側表面の面積を増大させることによって前記燃焼器ライナの前記尾部端部近傍の熱伝達を高め、かつ前記燃焼器ライナの前記尾部端部近傍の境界層を破壊するために前記燃焼器ライナの前記外側表面から半径方向で外方向に延びる少なくとも１つの突き出し部とを含む燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項１１】
前記環体が前部領域と尾部領域を含み、前記冷却流を前記環体へと送るために前記開口が前記環体の前記前部領域近傍に配置される、請求項１０記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項１２】
前記冷却流を前記燃焼室の中に入れて前記燃焼器ライナの前記内側表面に近い場所へと送り、表面沿いに冷却するために前記燃焼器ライナを通って前記冷却環と前記燃焼室との間に延びる少なくとも１つの冷却流路をさらに含む、請求項１０記載の燃焼器ライナ冷却アセンブリ。
【請求項１３】
燃焼室を画定し、外側表面と内側表面を有する燃焼器ライナと、
前記燃焼器ライナの前記外側表面の半径方向で外方向に配置されたフロースリーブであって、コンプレッサの排出空気を前記フロースリーブと前記燃焼器ライナによって画定される第１のフロー環体の中へ指し向けるための第１の複数の冷却用開口を有するフロースリーブと、
動作可能に前記燃焼器ライナに接続され、高温の燃焼ガスをガスタービンシステムのタービン区画へと搬送するように構成されたトランジションピースと、
前記トランジションピースを取り囲むインピンジメントスリーブであって、コンプレッサの排出空気を前記トランジションピースと前記インピンジメントスリーブによって画定される第２の環体の中に指し向けるための第２の複数の冷却用開口を有するインピンジメントスリーブと、
前記燃焼器ライナの尾部端部と前記トランジションピースの前端部との間で半径方向に配置された弾性シール構造体と、
前記燃焼器ライナの前記尾部端部から半径方向で外方向に間隔を置かれて少なくとも部分的に前記尾部端部を取り囲み、前記燃焼器ライナとの間で冷却環を画定するカバースリーブと、
前記カバースリーブと前記燃焼器ライナとの間に配置され、前記燃焼器ライナの前記外側表面に向かって冷却流を衝突させるための複数の穴を有する穴開きスリーブとを含むガスタービンシステム。
【請求項１４】
前記冷却環が前部領域と尾部領域を含み、前記冷却流を前記冷却環へと送るために少なくとも１つの開口が前記前部領域近傍に配置される、請求項１３記載のガスタービンシステム。
【請求項１５】
前記燃焼器ライナの前記外側表面に沿って配置された複数の流れ操作部品をさらに含む、請求項１３記載のガスタービンシステム。
【請求項１６】
前記複数の流れ操作部品が前記燃焼器ライナの前記外側表面の周囲で円周方向に延び、互いから軸方向で間隔を置かれる、請求項１５記載のガスタービンシステム。
【請求項１７】
前記複数の流れ操作部品が窪み、タービュレータ、および山型のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５記載のガスタービンシステム。
【請求項１８】
前記冷却流を前記燃焼室の中に入れて前記燃焼器ライナの前記内側表面に近い場所へと送り、表面沿いに冷却するために前記燃焼器ライナを通って前記冷却環と前記燃焼室との間に延びる少なくとも１つの冷却流路をさらに含む、請求項１５記載のガスタービンシステム。
【請求項１９】
前記冷却流を前記燃焼室の中に入れて前記燃焼器ライナの前記内側表面に近い場所へと送り、表面沿いに冷却するために、前記燃焼器ライナを通って前記冷却環と前記燃焼室との間に延びる少なくとも１つの冷却流路をさらに含む、請求項１３記載のガスタービンシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの冷却流路が前記冷却流を前記燃焼室の中に入れて前記内側表面の部分に沿って送り、それによって冷却フィルム層を形成する、請求項１９記載のガスタービンシステム。
【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システムに関し、より詳細には燃焼器ライナ冷却アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムの燃焼器区画は通常ではトランジションピースに相対的に隣接して配置された燃焼室を含み、ここでは高温ガスが燃焼室からトランジションピースを通ってタービン区画へと進む。燃焼室内の燃焼温度が上昇してＮＯXの許容値が下がるにつれて、遭遇する燃焼器ライナ寿命の要求を満たすことは現在使用されている冷却機構ではますます難しくなる。
【０００３】
効果的な冷却を必要とする燃焼器ライナの１つの領域は、通路冷却を含む１つの一般的な冷却法を伴う燃焼器ライナの尾部端部を含む。通路冷却は通常、通路へ冷却流を供給する工程、これに続いて冷却流をトランジションピースの領域へと追いやる工程を含む。都合の悪いことに、通路冷却の有用長さは冷却通路内の空気の温度によって決まり、それにより、上昇した燃焼温度と上昇したコンプレッサの排出空気温度に起因して燃焼器ライナの重要な部分の非効果的な冷却をしばしば生じる。あるいは、燃焼室内の様々な場所でフィルム冷却が使用されることもあり得る。フィルム冷却は通常、高温ガスと燃焼器ライナとの間に障壁を設けるためにフロースリーブと燃焼器ライナとの間のプレナムから空気を供給する工程を含む。都合の悪いことに、この障壁の恩恵は限られた長さについて続き、フィルムガスの温度ではなくフィルム冷却される領域の流量によって大きく左右される。したがって、どちらの単一冷却方式もしばしば、燃焼器ライナの尾部端部の望ましい冷却性能を達成しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１２０１３５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様によると、燃焼器ライナ冷却アセンブリは燃焼室を画定する燃焼器ライナを含む。やはり含まれるものは燃焼器ライナの尾部端部から半径方向の外方向に間隔を開けられて尾部端部を少なくとも部分的に取り囲むカバースリーブであり、カバースリーブと燃焼器ライナが冷却環を画定する。さらに含まれるものは冷却流を冷却環へ送るためにカバースリーブを通って延びる少なくとも１つの開口である。なおもさらに含まれるものはカバースリーブと燃焼器ライナとの間に配置された穴開きスリーブであり、この穴開きスリーブは燃焼器ライナに向かって冷却流を衝突させるための複数の穴を有する。
【０００６】
本発明の別の態様によると、燃焼器ライナ冷却アセンブリは燃焼室を画定する燃焼器ライナを含み、この燃焼器ライナが外側表面と内側表面を有する。やはり含まれるものは燃焼器ライナの尾部端部から半径方向の外方向に間隔を開けられて燃焼器ライナの尾部端部を少なくとも部分的に取り囲むカバースリーブであり、カバースリーブと燃焼器ライナの外側表面が環体を画定し、冷却流はカバースリーブを通って延びる開口を通してこの環体へ送られる。さらに含まれるものは、外側表面の表面積を増大させ、それによって燃焼器ライナの尾部端部近傍の熱伝達を高めて燃焼器ライナの尾部端部近傍の境界層を崩すために燃焼器ライナの外側表面から半径方向の外方向に延びる少なくとも１つの突き出し部である。
【０００７】
本発明のさらに別の態様によると、ガスタービンシステムは燃焼室を画定する燃焼器ライナを含み、この燃焼器ライナが外側表面と内側表面を有する。やはり含まれるものは燃焼器ライナの外側表面の半径方向の外方向に配置されたフロースリーブであり、これが、フロースリーブと燃焼器ライナによって画定される第１のフロー環体の中にコンプレッサの排出空気を指し向けるための第１の複数の冷却用開口を有する。さらに含まれるものは燃焼器ライナに動作可能に接続されたトランジションピースであり、これは高温の燃焼ガスをガスタービンシステムのタービン区画へと搬送するように構成される。なおもさらに含まれるものはトランジションピースを取り囲むインピンジメントスリーブであり、これはコンプレッサの排出空気をトランジションピースとインピンジメントスリーブによって画定される第２の環体の中に指し向けるための第２の複数の冷却用開口を有する。このガスタービンシステムは燃焼器ライナの尾部端部とトランジションピースの前端部との間で半径方向に配置された弾性シール構造体もやはり含む。さらに含まれるものは燃焼器ライナの端部領域から半径方向の外方向に間隔を開けられて燃焼器ライナの端部領域を少なくとも部分的に取り囲むカバースリーブであり、カバースリーブと燃焼器ライナが冷却環を画定する。なおもさらに含まれるものはカバースリーブと燃焼器ライナとの間に配置された穴開きスリーブであり、この穴開きスリーブは燃焼器ライナの外側表面に向かって冷却流を衝突させるための複数の穴を有する。
【０００８】
これらおよび他の利点および特徴は図面と結び付けて行われる下記の説明から一層明らかになろう。
【０００９】
本発明と見なされる主題は本明細書の結論で特許請求の範囲の中で特に指摘され、明瞭に特許請求される。本発明の前記および他の特徴と利点は添付の図面と結び付けて行われる下記の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンシステムの概略図である。
【図２】ガスタービンシステム燃焼器区画の部分的な概略図である。
【図３】図２の区画ＩＩの拡大図であって第１の実施形態による燃焼器ライナ冷却アセンブリを例示する図である。
【図４】図２の区画ＩＩの拡大図であって第２の実施形態による燃焼器ライナ冷却アセンブリを例示する図である。
【図５】図２の区画ＩＩの拡大図であって第３の実施形態による燃焼器ライナ冷却アセンブリを例示する図である。
【図６】図２の区画ＩＩの拡大図であって第４の実施形態による燃焼器ライナ冷却アセンブリを例示する図である。
【図７】図２の区画ＩＩの拡大図であって第５の実施形態による燃焼器ライナ冷却アセンブリを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この詳細な説明は、図面を参照した実例として、本発明の実施形態を利点および特徴と共に説明する。
【００１２】
図１を参照すると、ガスタービンシステムなどのタービンシステムは、例えば、参照番号１０で概略的に例示される。ガスタービンシステム１０はコンプレッサ区画１２、燃焼器区画１４、タービン区画１６およびシャフト１８を含む。ガスタービンシステム１０の一実施形態が複数のコンプレッサ１２、燃焼器１４、タービン１６およびシャフト１８を含んでもよいことは理解されたい。コンプレッサ区画１２とタービン区画１６はシャフト１８によって連結される。シャフト１８は単一のシャフトであってもよく、または複数のシャフト断片が一緒に連結されてシャフト１８を形成してもよい。
【００１３】
図２を参照すると、部分的な概略図がガスタービンシステム１０の燃焼器区画１４の一部を一層詳しく例示している。燃焼器区画１４は、トランジションダクト２２の半径方向の外方向に配置されたインピンジメントスリーブ２４によって少なくとも部分的に取り囲まれたトランジションダクト２２を有するトランジションピース２０を含む。その上流で、インピンジメントスリーブ２４の前部分２６に近接するものは燃焼室３０を画定する燃焼器ライナ２８である。燃焼器ライナ２８は、燃焼器ライナ２８の半径方向の外方向に配置されたフロースリーブ３２によって少なくとも部分的に取り囲まれる。フロースリーブ３２はコンプレッサの排出空気をフロースリーブ３２と燃焼器ライナ２８によって画定される第１の環体９２の中に指し向けるための第１の複数の開口９０を有する。同様に、インピンジメントスリーブ２４はコンプレッサの排出空気をインピンジメントスリーブ２４とトランジションダクト２２によって画定される第２の環体９６の中に指し向けるための第２の複数の開口９４を有する。前部スリーブ３４はインピンジメントスリーブ２４の前部分２６とフロースリーブ３２の尾部３６との間の接続部に位置する。
【００１４】
燃焼器区画１４はガスタービンシステム１０を稼働させるために可燃性の液体および／または、天然ガスもしくは水素を多く含む合成ガスなどの気体燃料を使用する。燃焼室３０は空気−燃料混合物を受け取り、および／または供給し、それにより、高温の加圧排出ガス流を高温のガス通路３８として作り出す燃焼を生じさせるように構成される。燃焼室３０はトランジションピース２０を経由して高温の加圧ガスをタービン区画１６（図１）の中に指し向け、タービン区画１６の回転を生じさせる。高温の加圧排出ガスの存在は燃焼室３０を取り囲む燃焼器ライナ２８、特に燃焼器ライナ２８の尾部端部４０近傍の温度を上昇させる。燃焼器ライナ２８への過剰な熱曝露に付随する問題を克服するために、冷却流４２が燃焼器ライナ２８に沿って、高温のガス通路３８の方向と相対的に逆方向で下流から上流へと流れる。特に、冷却流４２はインピンジメントスリーブ２４とトランジションダクト２２によって画定される第２の環体９６からフロースリーブ３２と燃焼器ライナ２８によって画定される第１の環体９２に向かって流れる。
【００１５】
ここで図３を参照すると、燃焼器ライナ２８の尾部端部４０の拡大断面図が一層詳しく示され、第１の実施形態による燃焼器ライナ冷却アセンブリ５０を例示している。燃焼器ライナ冷却アセンブリ５０の少なくとも一部分は燃焼器ライナ２８の外側表面５４とカバースリーブ５８によって画定される冷却環５２を含み、これが燃焼器ライナ２８の半径方向の外方向に配置される。カバースリーブ５８は通常では燃焼器ライナ２８をその尾部端部４０近傍で完全に取り囲むが、カバースリーブ５８が円周方向で尾部端部４０の周囲に部分的に延びるのみであることも企図される。燃焼器ライナ２８とカバースリーブ５８によって画定されるとき、冷却環５２は燃焼器ライナ２８の外側表面５４の周囲を円周方向に、かつ燃焼器ライナ２８の相対的に軸方向に沿って延び、それによって長さＬを有する。
【００１６】
一例の実施形態では、フラシールなどの弾性で圧縮型のシール材５６がカバースリーブ５８と前部スリーブ３４の部分あるいはインピンジメントスリーブ２４の前部分２６との間に装着される。カバースリーブ５８は弾性で圧縮型のシール材５６のための装着表面を形成するために燃焼器ライナ２８に装着される。
【００１７】
冷却環５２は前部領域６０と尾部領域６２もやはり含み、これらが長さＬを画定する。冷却環５２が様々な寸法の形態であってもよく、関連して使用される用途の多数のパラメータに基づくと考えられることを理解されたい。例えば、冷却環５２の長さＬ、円周寸法の距離および深さはすべて変わってもよい。正確な寸法に関わりなく、冷却環５２はカバースリーブ５８に配置された開口６４を通じて冷却流４２を受け取るように構成される。開口６４はカバースリーブ５８を貫いて延び、開口６４が冷却流４２に相対的に直角または或る角度に整列されてもよいことは理解されるはずである。開口６４が冷却環５２の長さＬに沿って多くの位置に配置されることができることは企図されるが、通常では、開口６４は冷却環５２の前部領域６０近傍に配置される。冷却流４２の少なくとも一部分は開口６４の中へ送られ、冷却環５２を通り抜けて流れる。
【００１８】
穴開きスリーブ６８はカバースリーブ５８の半径方向の内方向かつ燃焼器ライナ２８の半径方向の外方向の場所で冷却環５２の中に配置される。燃焼器ライナ２８の外側表面５４に向けてその上に冷却流４２を衝突させ、それにより、冷却流４２が冷却環５２の中に受け入れられると尾部端部４０を冷却するように、穴開きスリーブ６８は軸方向に間隔を置かれたスリーブを貫いて延びる複数の穴７０を有する。燃焼器ライナ２８の外側表面５４上への冷却流４２の衝突と組み合わせて、冷却流４２は付加的な対流冷却を提供するために相対的に軸方向で外側表面５４に沿って送られる。
【００１９】
尾部領域６２近傍に配置された少なくとも１つの逃がしオリフィス７２が冷却環５２から、冷却環５２に対して外部の領域７４へと延びる。例示された実施形態では、外部領域７４はインピンジメントスリーブ２４と燃焼器ライナ２８もしくはトランジションダクト２２によって画定される第２の環体９６に相当する。逃がしオリフィス７２は冷却環５２の中を流れる冷却流４２のための出口を提供し、そのような流れの傾向は冷却環５２よりも低い圧力にある外部領域７４に基づいて達成される。上述の開口６４の場合と同様に、逃がしオリフィス７２が冷却環５２の長さＬに沿って様々な軸方向位置に配置されることができることもやはり企図されるが、しかしながら通常では、逃がしオリフィス７２は上記で例示して説明されたように冷却環５２の尾部領域６２近傍に配置される。付け加えると、逃がしオリフィス７２が、冷却流４２の流れの方向に対して平行を含む多くの角度に整列されてもよいことを理解されたい。冷却流４２が吐出される外部領域７４の位置が、代案の実施形態を参照して下記で詳しく述べられるように変わり得ることもやはり理解されたい。
【００２０】
逃がしオリフィス７２の各々に関して、低い角度の丸い複数の穴が比較的単一な軸平面で円周方向に間隔を置かれて配列されてもよいことが企図される。あるいは、軸方向に互い違いに配列された逃がしオリフィスを設けるように多数の横列が含まれてもよい。上記で言及したように、逃がしオリフィス７２は燃焼器ライナ２８の表面の接線に対して様々な角度に整列されてもよい。例えば、逃がしオリフィス７２は約１５度から約９０度の角度に整列されてもよい。上述した単一の角度構成に加えて、逃がしオリフィス７２の第１の角度部分と第２の角度部分を形成するように第２または混合の角度が存在してもよいことは企図される。そのような実施形態では、第２または混合の角度は第１の角度部分の軸方向に対して約０度から約５０度に整列されてもよい。
【００２１】
燃焼器区画１０は単一の開口および単一の逃がしオリフィスを有するように上記で例示および説明されているが、複数の開口６４および／または逃がしオリフィス７２のどちらかまたは両方が通常では含まれ、逃がしオリフィス７２が１つまたは複数のオリフィスよりもむしろ単一で円周の環状部分として構成されてもよいことを理解されたい。特に、複数の開口および／または逃がしオリフィスを有する実施形態については、そのような特徴は冷却環５２の長さＬに沿っていずれの位置に存在してもよいが、しかしながら、上述の実施形態の場合と同様に開口および／または逃がしオリフィスは、通常、前部領域６０と尾部領域６２それぞれの近傍に配置される。そのような実施形態は円周方向に間隔を置かれた開口および／または逃がしオリフィスを有し、そのような特徴の間の間隔は使用用途に応じて範囲が決まる。
【００２２】
ここで図４を参照すると、燃焼器ライナ冷却アセンブリ１００の第２の実施形態に従った燃焼器ライナ２８の尾部端部４０の拡大断面図が一層詳しく示されている。燃焼器ライナ冷却アセンブリ１００の第２の実施形態は多くの点で第１の実施形態のそれと類似しており、冷却環５２から冷却流４２を引き出すことによって、衝突冷却に加えて燃焼器ライナ２８に対流による効果的な通路冷却効果を提供するために冷却環５２の尾部領域６２の近傍に逃がしオリフィス７２の配置を有する。上述した特徴に加えて、燃焼器ライナ２８の外側表面５４はタービュレータのような複数の流れ操作部品１０２を含む。これらの流れ操作部品１０２は燃焼器ライナ２８の外側表面５４周囲の円周方向に延びる隆起した周縁リブによって画定される個別もしくは個々の円形リングを含む。流れ操作部品１０２は通常では軸方向に間隔を置かれた配列において互いに平行であるが、しかし流れ操作部品１０２が螺旋状のパターンのような角度のある配列で配置されることが企図される。流れ操作部品１０２は燃焼器ライナ２８の冷却を促進するように冷却環５２の中でいずれの場所に配置されることもあり得る。付け加えると、流れ操作部品１０２は外側表面５４の周囲で方向を変える「ジグザグ」パターンを形成してもよい。流れ操作部品１０２を形成するものとしてタービュレータが述べられるが、数多くの適切な代替形状、例えば窪みおよび山型が使用されることによって燃焼器ライナ２８の尾部端部４０に沿った熱伝達と熱的均一性を向上させるための渦を十分に形成してもよい。さらに、流れ操作部品１０２は増大した乱流を、通常では燃焼器ライナ２８の尾部端部４０の近傍で発生する境界層の破壊によって提供する。
【００２３】
ここで図５を参照すると、燃焼器ライナ冷却アセンブリ２００の第３の実施形態に従った燃焼器ライナ２８の尾部端部４０の拡大断面図が一層詳しく示されている。燃焼器ライナ冷却アセンブリ２００の第３の実施形態は多くの点で前に述べた実施形態のそれと類似しているが、しかしながら冷却環５２の中に送られる冷却流４２は、逃がしオリフィスと置き換え可能に参照されてもよい少なくとも１つの冷却流路２０２を通して吐出され、この少なくとも１つの冷却流路２０２は燃焼器ライナ２８を通って冷却環５２から燃焼器ライナの内側表面２０４へと延び、燃焼器ライナの内側表面２０４は燃焼室３０の中で高温ガスの経路３８に曝露される。少なくとも１つの冷却流路２０２は冷却環５２の中を流れる冷却流４２のための出口を提供し、そのような流れの傾向は冷却環５２、並びにカバースリーブ５８と前部スリーブ３４もしくは代わりにインピンジメントスリーブ２４の前部分２６とによって画定される領域よりも低い圧力にある燃焼室３０に基づいて達成される。少なくとも１つの冷却流路２０２は冷却環５２の長さＬに沿った様々な軸方向位置に配置されることが可能であるが、しかしながら通常では、少なくとも１つの冷却流路２０２は冷却環５２の前部領域６０もしくは尾部領域６２、または両方の近傍に配置される。付け加えると、少なくとも１つの冷却流路２０２が冷却流４２および高温ガスの経路３８の流れの方向に対して直角を含めた数多くの角度に整列されてもよいことを理解されたい。
【００２４】
前記の実施形態と結び付けて述べられた逃がしオリフィス７２を備えた事例のように、燃焼器ライナ冷却アセンブリ２００は単一の開口と単一の冷却流経路を有するように上記で例示されて説明されているが、複数の開口６４および／または少なくとも１つの冷却流経路２０２のどちらかまたは両方が含まれてもよいことを理解されたい。そのような実施形態は円周方向および／または軸方向で間隔を置かれた開口および冷却流経路を含み、そのような特徴の間の間隔は使用用途に応じて範囲が決まる。
【００２５】
動作時では、冷却環５２の中の冷却流４２の存在に起因する、衝突および対流クロスフローに基づいた燃焼器ライナ２８の冷却に引き続いて、冷却流４２は少なくとも１つの冷却流経路２０２を通って冷却環５２から吐出される。その後、冷却流４２は燃焼器ライナの内側表面２０４の一部に沿って送られ、それによって高温ガスの経路３８と燃焼器ライナの内側表面２０４との間にフィルム冷却障壁２０６を提供する。
【００２６】
図６を参照すると、燃焼器ライナ冷却アセンブリ３００の第４の実施形態に従った燃焼器ライナ２８の尾部端部４０の拡大断面図が一層詳しく示されている。燃焼器ライナ冷却アセンブリ３００の第４の実施形態は多くの点で前に述べた実施形態、特に第３の実施形態のそれと類似している。単一の冷却流経路ではなく、複数の冷却流経路３０２が燃焼器ライナ２８を通って冷却環５２から燃焼器ライナの内側表面２０４へと延びる。これら複数の冷却流経路３０２は数多くの角度に整列されてもよく、数多くの異なるサイズであってもよい。冷却環５２の中の冷却流４２の存在に起因する、衝突および対流クロスフローに基づいた燃焼器ライナ２８の冷却に引き続いて、冷却流４２は複数の冷却流経路３０２を通って冷却環５２から吐出され、それによって燃焼器ライナの内側表面２０４近傍の燃焼室３０内の領域のしみ出し冷却を提供する。
【００２７】
上述の第３および第４の燃焼器ライナ冷却アセンブリ２００、３００の実施形態のどちらかまたは両方がそれぞれ、図５の第３の実施形態について実例として例示されたように、第１および第２の実施形態と結び付けて説明された逃がしオリフィス７２を含み得ることは理解されたい。
【００２８】
図７を参照すると、燃焼器ライナ冷却アセンブリ４００の第５の実施形態に従った燃焼器ライナ２８の尾部端部４０の拡大断面図が一層詳しく示されている。燃焼器ライナ冷却アセンブリ４００の第５の実施形態は多くの点で前に述べた実施形態のそれと類似しているが、しかしながらこの第５の実施形態は、前に述べた実施形態のすべての場合と同様に冷却環５２の中の穴開きスリーブ６８、または第３および第４の実施形態に関して述べたような冷却流経路を含まない。第５の実施形態は冷却流４２を冷却環５２へと送るための開口６４、および冷却環５２の尾部領域６２の近傍の、冷却流４２を吐出するための逃がしオリフィス７２を含む。上述した特徴に加えて、少なくとも１つであるが通常では複数の突き出し部４０２が燃焼器ライナ２８の外側表面５４に沿って配置され、これら複数の突き出し部４０２の各々は外側表面５４からら離れてカバースリーブ５８に向かって半径方向に延びる。複数の突き出し部４０２は通常では軸方向で互いに間隔を置かれ、「一直線」または「互い違い」の関係などのいずれの方式で配列されることもあり得る。一直線の関係は燃焼器ライナ２８上の円周上の位置に対して整列した列を称する。互い違いの関係は軸方向で隣り合う突き出し部が円周上で整列していない配列を称する。複数の突き出し部４０２は冷却環５２内の燃焼器ライナ２８の外側表面の面積を増大させ、それにより、燃焼器ライナの尾部端部４０近傍の熱伝達を促進する。
【００２９】
限られた数の実施形態のみと結び付けて本発明が詳しく述べられてきたが、本発明がそのような開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されるはずである。むしろ、本発明はこれまでに延べられなかった任意の数の変更、代替、置き換え、または等価配列を組み入れるために修正されることが可能であるが、これらは本発明の趣旨と範囲に相応する。付け加えると、本発明の様々な実施形態が説明されてきたが、本発明の態様が説明された実施形態のいくつかしか含んでいないと見込まれることを理解されたい。したがって、本発明は前述の説明によって制限されると見られるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。
【符号の説明】
【００３０】
１０  タービンシステム
１２  コンプレッサ区画
１４  燃焼器区画
１６  タービン区画
１８  シャフト
２０  トランジションピース
２２  トランジションダクト
２４  インピンジメントスリーブ
２６  前部分
２８  燃焼器ライナ
３０  燃焼室
３２  フロースリーブ
３４  前部スリーブ
３６  尾部
３８  高温ガスの経路
４０  尾部端部
４２  冷却流
５０  燃焼器ライナ冷却アセンブリ
５２  冷却環
５４  外側表面
５６  圧縮型シール材
５８  カバースリーブ
６０  前部領域
６２  尾部領域
６４  開口
６８  穴開きスリーブ
７０  軸方向で間隔を置いた穴
７２  逃がしオリフィス
７４  外部領域
９０  複数の開口
９２  第１の環体
９４  第２の複数の開口
９６  第２の環体
１００  燃焼器ライナ冷却アセンブリの第２の実施形態
１０２  流れ操作部品
２００  燃焼器ライナ冷却アセンブリの第３の実施形態
２０２  冷却流路
２４０  燃焼器ライナの内側表面
３００  燃焼器ライナ冷却アセンブリの第４の実施形態
３０２  冷却流経路
４００  燃焼器ライナ冷却アセンブリの第５の実施形態
４０２  複数の突き出し部
【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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【外国語明細書】
2014037829000001.pdf