(57)【要約】【課題】タービン燃焼器トランジションピースを冷却するためのシステムを提供する。【解決手段】空気冷却フード（８２）が、トランジションピース（５８）の外面からオフセット配置されて、該トランジションピース（５８）の外面との間に空気冷却通路（８７）を形成し、空気冷却フード（８２）は、トランジションピース（５８）の外面に沿って配置された複数の空気出口（９４）を含み、複数の空気出口（９４）は、トランジションピース（５８）の外面から離れるように空気冷却通路（８７）から空気流を放出するように構成される。【選択図】      図２
2011241824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）を備えるシステムであって、上記ガスタービンエンジン（１０）が、
加圧空気を供給するように構成された圧縮機（２４）と、
前記加圧空気で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを発生させるように構成された燃焼チャンバ（５２）と、
前記燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン（１８）と、
前記燃焼チャンバ（５２）から前記タービン（１８）に前記燃焼ガスを送るように構成された内面を有するトランジションピース（５８）と、
前記トランジションピース（５８）の外面からオフセット配置されて、該トランジションピース（５８）の外面との間に空気冷却通路（８７）を形成した空気冷却フード（８２）と
を備えており、前記空気冷却フード（８２）が、前記トランジションピース（５８）の外面に沿って配置された複数の空気出口（８３）を含み、前記複数の空気出口（８３）が、前記トランジションピース（５８）の外面から離れるように前記空気冷却通路（８７）から空気流を放出するように構成される、システム。
【請求項２】
前記空気冷却フード（８２）が、前記トランジションピース（５８）の外面の周りで該空気冷却フード（８２）の第１及び第２の側部（８８、９０）まで部分的にのみ円周方向に延在する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記空気冷却フード（８２）の第１の側部（８８）及び前記トランジションピース（５８）の外面間における第１の空気入口と、前記空気冷却フード（８２）の第２の側部（９０）及び前記トランジションピース（５８）の外面間における第２の空気入口とを含む、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
複数の空気出口（９４）が、前記トランジションピース（５８）の外面に沿って空気流を空間的に制御するように構成される、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の空気出口（９４）が、前記トランジションピース（５８）の外面に沿って空気流を空間的に制御するように構成された異なる寸法の開口部（１２０）を含む、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の空気出口（９４）が、前記トランジションピース（５８）の外面に沿って空気流を空間的に制御するように構成された異なる間隔の開口部（１２０）を含む、請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の空気出口（９４）が、前記トランジションピース（５８）の外面に沿って空気流を空間的に制御するように構成された異なる寸法の開口部（１２０）を含む、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の空気出口（９４）が、均一な寸法の開口部（１１０）を含む、請求項４記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の空気出口（９４）が、前記トランジションピース（５８）の外面に沿って空気流を空間的に制御するような不均一な寸法、不均一な間隔又はそれらの組合せになっている、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記トランジションピース（５８）の外面が、該トランジションピース（５８）の両側面上に第１及び第２の外面部分（７８、８０）を含み、前記ガスタービンエンジンが、第１の外面部分（７８）に向けて加圧空気を導き、前記空気冷却フード（８２）が、第２の外面部分（８０）に沿って配置される、請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンの燃焼器で使用するトランジションピースを冷却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燃焼器を含み、燃焼器は、該燃焼器をタービンに連結するトランジションピースを有する。空気−燃料混合気が燃焼器の内部で燃焼すると、高温燃焼ガスは、トランジションピースの温度を上昇させる。一般的に、インピンジメントスリーブが、トランジションピースを完全に囲みかつオリフィスを通して加圧空気を導いて、該トランジションピースの外部表面に衝突させる。衝突空気ジェットはトランジションピースを冷却するが、インピンジメントスリーブは、大きな圧力降下を生じさせ、この圧力降下により、ガスタービンエンジンの効率が低下する。さらに、インピンジメントスリーブは一般的に燃焼器内に加熱空気を導き、それにより、望ましくない排気エミッションが増加するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７４９３７６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その技術的範囲が本来特許請求している発明に相応する一部の実施形態を以下に要約している。これらの実施形態は、本特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろこれらの実施形態は本発明の可能な形態の簡潔な要約を提供することのみを意図している。言うまでもなく、本発明は、以下に述べる幾つかの実施形態と同様な又は異なるものとすることができる多様な形態を含むことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の実施形態では、システムは、ガスタービンエンジンを含み、ガスタービンエンジンは、加圧空気を供給するように構成された圧縮機と、加圧空気で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを発生させるように構成された燃焼チャンバと、燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、燃焼チャンバからタービンに燃焼ガスを送るように構成された内面を有するトランジションピースと、トランジションピースの外面からオフセット配置されて、該トランジションピースの外面との間に空気冷却通路を形成した空気冷却フードとを含み、空気冷却フードは、トランジションピースの外面に沿って配置された複数の空気出口を含み、複数の空気出口は、トランジションピースの外面から離れるように空気冷却通路から空気流を放出するように構成される。
【０００６】
第２の実施形態では、システムは、内面及び外面を備えたタービン燃焼器トランジションピースを含み、内面は、燃焼チャンバからタービンに燃焼ガスを送るように構成され、外面は、タービン圧縮機からの加圧空気流に向いて面するように構成された第１の外面部分を含み、外面は、タービン圧縮機からの加圧空気流から反対を向いて面しないように構成された第２の外面部分を含み、本システムはさらに、第２の外面部分からオフセット配置されて、第２の外面部分との間に空気冷却通路を形成した空気冷却フードを含み、空気冷却フードは、第２の外面部分から離れるように空気冷却通路から空気流を放出するように構成された複数の空気出口を含み、複数の空気出口は、第２の外面部分に沿って空気流を空間的に制御するように構成される。
【０００７】
第３の実施形態では、システムは、タービン燃焼器トランジションピースの外面からオフセットした位置に取付けられて、該外面との間に空気冷却通路を形成するように構成されたタービン燃焼器フードを含み、複数の空気出口は、タービン燃焼器トランジションピースの外面から離れるように空気冷却通路から空気流を放出するように構成される。
【０００８】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読む時、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃焼器のトランジションピースの周りに配置された空気冷却フードを有するガスタービンの実施形態のブロック図。
【図２】トランジションピースの周りに配置された空気冷却フードを有する燃焼器の実施形態の断面図。
【図３】空気冷却フード全体にわたって分散配置された異なる寸法の空気開口部を示す、図２の線３−３に沿って取ったトランジションピース及び空気冷却フードの実施形態の断面図。
【図４】空気冷却フード内の中央スロットを示す、図２の線３−３に沿って取ったトランジションピース及び空気冷却フードの実施形態の断面図。
【図５】空気冷却フード内の中央の空気開口部群を示す、図２の線３−３に沿って取ったトランジションピース及び空気冷却フードの実施形態の断面図。
【図６】空気冷却フード全体にわたって分散配置された異なる寸法の空気開口部を示す、トランジションピース及び空気冷却フードの実施形態の斜視図。
【図７】空気冷却フード内の中央スロットを示す、トランジションピース及び空気冷却フードの実施形態の斜視図。
【図８】空気冷却フード全体にわたって不均一に分散配置された不均一な寸法の空気開口部を示す、トランジションピース及び空気冷却フードの実施形態の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つ又はそれ以上の特定の実施形態について、以下に説明する。これら実施形態の簡潔な説明を行なうために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。あらゆる工学技術又は設計プロジェクトにおけるのと同様にあらゆるそのような実際の実施態様の開発では、多数の実施態様仕様の決定を行って、実施態様間で変化する可能性があるシステム関連及びビジネス関連制約条件の順守のような開発者の特定の目標を達成するようにしなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑なものとなりかつ時間がかかる可能性があるが、それにも拘わらず、本開示の利点を有する当業者には、設計、組立及び製造の定型業務であることになることを理解されたい。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介する場合に、数詞のない表現は、その要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味しようとしている。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は、記載した要素以外の付加的要素が存在し得ることを包含しかつ意味することを意図している。
【００１２】
本開示は総括的には、タービンエンジンの作動時により効果的な冷却を行なうガスタービン燃焼器のトランジションピースのための冷却フードを対象とする。一部の実施形態では、冷却フードはトランジションピースを部分的にのみ（完全にではない）囲み、冷却フードが、加圧空気流を捕捉するために部分的に開放しているようにする。例えば、加圧空気流は、トランジションピースの第１の側面に向けて導くことができ、一方、冷却フードは、第１の側面と反対側のトランジションピースの第２の側面から間隔を置いて配置される。加圧空気流は、冷却フードに到達すると、冷却フードによって捕捉されかつトランジションピースの第２の側面に当たるように保持される。加圧空気流がトランジションピースを対流冷却しかつ加熱状態になると、冷却フードは次に、その加圧空気流をトランジションピースから離れるように外向き半径方向に放出する。理解されるように、冷却フードはトランジションピースを部分的にのみ囲みかつ幾らかの開口部を通して（つまり、流れ（流量）制限が殆どない状態で）加圧空気流を外向き半径方向に導くので、冷却フードは、インピンジメントスリーブよりも著しく低い圧力降下を生じる。さらに、冷却フードは加熱空気流が例えば燃焼器のヘッド端部を通して燃焼チャンバ内に流入するのに先立ってより低温の空気流と混合するのを可能にするので、冷却フードは、インピンジメントスリーブよりも著しく低い排気エミッションをもたらすことができる。
【００１３】
図１は、背圧を低下させ、エミッションを低減しかつ性能を向上させる冷却フード装備式燃焼器１６を有するタービンシステム１０の実施形態のブロック図である。タービンシステム１０は、天然ガス及び／又は水素リッチ合成ガスのような液体又は気体燃料を使用して該タービンシステム１０を作動させることができる。図示するように、複数の燃料ノズル１２は、燃料供給１４を取入れ、燃料を空気と混合しかつ燃焼器１６内に空気−燃料混合気を分配する。空気−燃料混合気は、燃焼器１６のチャンバ内で燃焼し、それによって高温加圧排気ガスを形成する。燃焼器１６は、タービン１８を通して排気出口２０に向けて排気ガスを導く。排気ガスがタービン１８を通って流れる時に、ガスは、１つ又はそれ以上のタービンブレードに力を加えて、システム１０の軸線に沿ってシャフト２２を回転させる。図示するように、シャフト２２は、圧縮機２４を含むタービンシステム１０の様々な構成要素に連結することができる。圧縮機２４はまた、シャフト２２に結合することができるブレードを含む。シャフト２２が回転すると、圧縮機２４内のブレードもまた回転し、それによって吸気口２６から圧縮機２４を通りかつ燃料ノズル１２及び／又は燃焼器１６内への空気を加圧する。シャフト２２はまた、例えば発電プラント内の発電機又は航空機上のプロペラのような輸送手段又は定置負荷とすることができる負荷２８に連結することができる。理解されるように、負荷２８は、タービンシステム１０の回転出力によって動力を供給することができるあらゆる好適な装置を含むことができる。
【００１４】
作動中に、空気は、吸気口２６を通してタービンシステム１０に流入しかつ圧縮機２４内で加圧することができる。加圧空気は次に、燃焼器１６内での燃焼のための気体と混合することができる。例えば、燃料ノズル１２は、最適な燃焼、エミッション、燃料消費及び出力に好適な比率で燃焼器１６内に燃料−空気混合気を噴射することができる。燃焼により、高温加圧排気ガスが発生し、高温加圧排気ガスは次に、タービン１８内の１つ又はそれ以上のブレードを駆動してシャフト２２を、従って圧縮機２４及び負荷２８を回転させる。タービンブレードの回転は、シャフト２２を回転させ、それによって圧縮機２４内のブレードが、吸気口２６で受けた空気を引込みかつ加圧する。
【００１５】
図２は、冷却フード装備式燃焼器１６の詳細を示す、タービンシステム１０の実施形態の部分断面図である。理解されるように、燃焼器１６は一般的に、圧縮機２４及びタービン１８に流体結合される。圧縮機２４は、互いに流体連通して結合されて加圧空気を燃焼器１６に流すのを可能にしたディフューザ４０及び吐出プレナム４２を含むことができる。この図示した実施形態では、燃焼器１６は、該燃焼器１６の上流ヘッド端部にカバープレート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かつそれを通して空気及び燃料が該燃料ノズル１２に導かれる通路を構成する。
【００１６】
燃焼器１６は、流れスリーブ４８内に配置された燃焼器ライナ４６を含む。図２に示すようなライナ４６及び流れスリーブ４８の配置は、ほぼ同心でありかつ環状通路５０を形成することができる。一部の実施形態では、流れスリーブ４８及びライナ４６は、燃焼器１６の第１の又は上流中空環状壁を形成することができる。ライナ４６の内面は、ほぼ円筒形の又は環状の燃焼チャンバ５２を形成することができる。流れスリーブ４８は、圧縮機２４からの空気の少なくとも一部分のための環状通路５０内への流路を構成した複数の入口５４を含むことができる。言い換えると、流れスリーブ４８は、開口部のパターンで多孔にして、多孔環状壁を形成することができる。
【００１７】
ライナ４６及び流れスリーブ４８の下流（例えば、方向５６において）、従って方向５６は、ライナ４６内部での燃料ノズル１２から離れる方向のような、燃焼ガスの流れに関する下流方向を意味することができる。本明細書で使用する場合に、「上流」及び「下流」という用語は、燃焼器１６内部での燃焼ガスの流れに関連していることを理解されたい。例えば、「下流」方向というのは、燃料−空気混合気が燃焼しかつ燃料ノズル１２からトランジションピース５８を通ってタービン１８に向けて流れる方向５６を意味し、「上流」方向というのは、上に定義した下流方向と反対の方向を意味している。
【００１８】
トランジションピース５８の内部空洞６０は一般的に、それによって燃焼チャンバ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内に導くことができる通路を構成する。この図示した実施形態では、トランジションピース５８は、一般的に下流端部部分６４（結合部分）の周りでライナ４６の下流端部（方向５６に関して）に結合することができる。下流端部部分６４とトランジションピース５８との間に、環状ラッパ６６及びシールを配置することができる。シールにより、トランジションピース５８の内表面６８に対してラッパ６６の外表面を固定することができる。さらに、上述のように、ラッパ６６の内表面は、ディフューザ４０から空気流の一部分を受ける通路を形成することができる。
【００１９】
上述したように、作動中に、タービンシステム１０は、吸気口２６を通して空気を取入れることができる。シャフト２２によって駆動される圧縮機２４は、回転しかつ空気を加圧する。加圧空気は、図２に示す矢印で表すように、ディフューザ４０内に吐出される。加圧空気の大部分はさらに、圧縮機２４からディフューザ４０によってプレナム４２を通して燃焼器４６内に吐出される。環状通路５０内の空気は次に、上流方向に（例えば、燃料ノズル１２の方向に）流れて、該空気はトランジションピース５８及びライナ６４の下流端部部分６４上を流れる。この図示した実施形態では、空気流は、トランジションピース５８及びライナ６４の強制対流冷却を行なう。一部の実施形態では、ライナ６４の下流端部部分６４は、フィルム冷却流７０を供給する複数のフィルム冷却孔及び／又は燃焼チャンバ５２内に冷却流７６を供給するバイパス開口部７４を含むことができる。環状通路５０内の残りの空気は次に、燃料ノズルに向けて上流に流れ、燃料ノズルにおいて、空気は燃料１４と混合されかつ燃焼チャンバ５２内で点火燃焼される。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空洞６０内に流れかつタービンノズル６２を通ってタービン１８に流れる。
【００２０】
上述したように、高温燃焼ガスは、燃焼器１６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。十分な冷却がない状態では、高温ガスは、トランジションピース５８を損傷させかつ該トランジションピース５８の寿命を短縮させるおそれがある。従って、トランジションピース５８は、吐出プレナム４２に流入する加圧空気によって対流冷却される。吐出プレナム４２に流入する空気は最初に、第１の部分７８（例えば、流入空気流に面した半径方向内向き側面）においてトランジションピース５８に接触する。トランジションピース５８の第１の部分７８に接触した後に、空気は、トランジションピース５８の周りを包込みかつ第２の部分８０（例えば、流入空気流から反対を向いて面しない半径方向外向き側面）に向けて流れる。この図示した実施形態では、冷却フード８２は第２の部分８０に沿ってオフセットした位置でトランジションピース５８を少なくとも部分的に囲むと同時に、冷却フード８２は、第１の部分７８からの空気流に少なくとも部分的に又は完全に開放している。言い換えると、この図示した冷却フード８２は、トランジションピース５８を完全には囲んでいないが、第２の部分８０からオフセットした位置に取付けられて、空気流を捕捉しかつ第２の部分８０に沿って空気流を保持する。例えば、冷却フード８２は、トランジションピース５８の対向する側面の周りを流れる空気流をすくい込みかつ向け直し、次に、第２の部分８０に沿って空気流を強制的に流して第２の部分８０に沿ったそうでなければ低速度の領域を冷却する。冷却フード８２がない状態では、トランジションピース５８が空気流を遮りかつ第２の部分８０に到達する前に渦を発生させることになるので、第２の部分８０は、第１の部分７８よりも大幅に少ない空気流を受けることになる。従って、冷却フード８２は、第２の部分８０に沿ったそうでなければ低速度の領域内に空気流を強制的に流すが、何らの制限もない（例えば、環状インピンジメントスリーブと比較して大幅に低い圧力降下の）状態で空気流が第１の部分７８全体にわたって自由に流れるのを可能にする。
【００２１】
開示した冷却フード８２はまた、該冷却フード８２とトランジションピース５８の第２の部分８０との間の空間内に本質的に空気流を引込む圧力差を発生させる少なくとも１つ又はそれ以上の開口部８３を含む。例えば、圧力差は、トランジションピース５８の第２の部分８０に沿った冷却フード８２の外側の低速度の領域によるものである。一部の実施形態では、開口部８３の数、寸法及び分布は、トランジションピース５８の第２の部分８０に沿った対流空気冷却を制御するように選択することができる。第２の部分８０にわたる空気流の増加は、第２の部分８０の温度を低下させ、それによってトランジションピース５８の寿命が増大する。
【００２２】
図３は、図２の線３−３に沿って取ったトランジションピース５８及び冷却フード８２の実施形態の断面図である。この図示した実施形態では、冷却フード８２は、トランジションピース５８の第２の部分８０からオフセット距離８６の位置に取付けられ、それによって該冷却フード８２と第２の部分８０との間に中空空洞８７が形成される。オフセット距離８６は、空気流の流体力学及び高温燃焼ガスの温度を含む多様な要因に基づいたものとすることができる。しかしながら、オフセット距離８６は、環状インピンジメントスリーブで使用するオフセット距離と等しくするか又はそのオフセット距離よりも大きくすることができる。例えば、オフセット距離８６は、環状インピンジメントスリーブにおいて使用するオフセット距離よりもおよそ１〜５倍大きくすることができる。さらに別の実施例によると、オフセット距離８６は、一部の実施形態においておよそ０．５〜５ｃｍの範囲とすることができる。その結果として、より大きいオフセット距離８６は、環状インピンジメントスリーブと比較して、流量（流れ）制限及び圧力降下をさらに減少させることができる。さらに、オフセット距離８６は、冷却フード８２と第２の部分８０との間に中空空洞８７に沿って均一とするか又は可変とすることができる。例えば、オフセット距離８６は、冷却フード８２の中央部分に向けて徐々に増大又は減少させ、それによってトランジションピース５８の第２の部分８０を選択冷却するように冷却空気流を制御するのを可能にすることができる。
【００２３】
さらに図３に示すように、冷却フード８２は、空気流を捕捉しかつ引込む第１の側部８８（例えば、左側端縁部）及び第２の側部９０（例えば、右側端縁部）を含む。この図示した冷却フード８２はまた、第１の側部８８と第２の側部９０との間に湾曲部（例えば、半円筒形の）を含み、それによってトランジションピース５８の第２の部分８０の湾曲形状に沿うようにする。一部の実施形態では、冷却フード８２の湾曲部は、冷却空気流を制御して第２の部分８０の差異的冷却（differential cooling）を行なうように選択することができる。例えば、湾曲部は、第２の部分８０に沿って高温スポットに向けて傾斜させ、それによって高温スポットの冷却を選択的に高めることができる。他の実施形態では、冷却フード８２は、湾曲部を有しないものとすることができる。本実施形態では、冷却フード８２の側部８８及び９０は、トランジションピース５８の対向する側面９２から離れるように側方に突出している。言い換えると、冷却フード８２の側部８８及び９０は、対向する側面９２に沿って流れる空気流内に直接延在しており、それによって冷却フード８２が、空気流をすくい込み、捕捉し又はその全体を冷却フード８２と第２の部分８０との間の中空空洞８７内に向け直すのを可能にする。しかしながら、冷却フード８２の他の実施形態は、第２の部分８０の対向する側面９２から離れるように突出しないものとすることができる。
【００２４】
上述したように、冷却フード８２は、中空空洞８７内に空気流を引込む圧力差を発生させる１つ又はそれ以上の空気出口（開口部）９４を含むと同時に、さらに空気流（第２の部分８０を対流冷却した後の）を第２の部分８０から離れるように半径方向外向きに放出するのを可能にすることができる。この図示した実施形態では、開口部９４は、トランジションピース５８の第２の部分８０に沿って差異的冷却を行なうようにその寸法を不均一にしかつ変化させる。例えば、より大きい寸法の開口部９４は、より小さい流れ制限をもたらし、従って第２の部分８０から離れる方向のより大きい半径方向外向き流れを生じる。これと対照的に、より小さい寸法の開口部９４は、より大きい流れ制限をもたらし、従って第２の部分８０から離れる方向のより小さい半径方向外向き流れを生じる。言い換えると、開口部９４の寸法の変動により、中空空洞８７と冷却フード８２の外部の空間と間に可変流れ制限及び圧力差が生じる。さらに、開口部９４の寸法の変動により、中空空洞８７内に圧力差が生じ、それによって高圧力ゾーンから低圧力ゾーンに向かう流れを保証して、中空空洞８７全体にわたる冷却を向上させる。例えば、より小さい開口部９４は、中空空洞８７内により高い圧力ゾーンを形成し、より大きい開口部９４は、中空空洞８７内により低い圧力ゾーンを形成する。
【００２５】
従って、冷却フード８２は、高温スポット内に（例えば、中央部に向けて）より大きい寸法の開口部９４をまた低温スポット内に（例えば、側部８８及び９０に向けて）より小さい寸法の開口部９４を含むことができる。例えば、この図示した実施形態では、開口部９４は、それら開口部が冷却フード８２の中央部に近づくにつれて、徐々により大きくなっている。このように、可変寸法の開口部９４は、冷却フード８２の中央部近くでより多くの外向き空気流をもたらし、一方、側部８８及び９０近くでより少ない外向き空気流をもたらす。従って、開口部９４の寸法の変動は、第２の部分８０の中央部に空気を引込むように圧力差を発生させながら、熱除去が最も困難である第２の部分８０の中央部においてより多くの空気移動を可能にすることができる。
【００２６】
図４は、図２の線３−３に沿って取ったトランジションピース５８及び冷却フード８２の実施形態の断面図である。この図示した実施形態では、冷却フード８２は、該冷却フード８２の中央部に沿って１つ又はそれ以上の中央開口部１００を形成する。１つの実施形態では、開口部１００は、冷却フード８２の上流及び下流部分間で該フード８２に沿って長さ方向に延在する単一のスロットとすることができる。例えば、スロット１００は、等しい又は可変の幅の矩形スロット、等しい又は可変の幅の長円形スロット、或いはあらゆるその他の形状とすることができる。さらに別の実施例によると、開口部１００は、冷却フード８２の上流及び下流部分間で該フード８２に沿って長さ方向に例えば互いに整列しかつ間隔を置いて配置された一連の複数の開口部を含むことができる。この図示した実施形態では、開口部１００を中央部に設置したことにより、冷却フード８２、従ってトランジションピース５８の第２の部分８０の中央部に向けて最大冷却が行なわれる。ここでも同様に、開口部１００は、中空空洞８７内に空気流を引込みかつ該空気流をトランジションピース５８の第２の部分８０から離れるように半径方向外向きに放出する圧力差を発生させるように構成される。
【００２７】
図５は、図２の線３−３に沿って取ったトランジションピース５８及び冷却フード８２の実施形態の断面図である。この図示した実施形態では、冷却フード８２は、該冷却フード８２の中央部に沿って複数の中央開口部１１０（例えば、中央部グループ）を形成する。例えば、開口部１１０は、互いに近接近しかつさらに冷却フード８２の上流及び下流部分間で該フード８２に沿って長さ方向に延在する複数の平行なスロットとすることができる。さらに別の実施例によると、開口部１１０は、横断方向（例えば、側部８８及び９０間で）並びに冷却フード８２に沿って長さ方向の両方向に間隔を置いて配置された、複数の円形開口部、長円形開口部、方形開口部、矩形開口部又は別の好適な形状とすることができる。この図示した開口部１１０は、側部８８及び９０間で横断方向に間隔を置いて配置された４つの開口部を含む。しかしながら、開口部１１０は、あらゆる数、例えば２〜１０００個の開口部を含むことができる。ここでも同様に、開口部１１０を中央部に設置したことにより、中空空洞８７内に空気流を引込みかつ該空気流をトランジションピース５８の第２の部分８０から離れるように半径方向外向きに放出する圧力差を発生させることで、第２の部分８０の中央部に向けて最大冷却が行なわれる。
【００２８】
加えて、トランジションピース５８には、その表面積を増大させかつ／又は中空空洞８７内に乱流を増加させることによって対流空気冷却を高める表面強化部１１２を形成することができる。例えば、表面強化部１１２には、突出部、陥凹部、又はあらゆるそれらの組合せを含むことができる。この図示した表面強化部１１２には、半径方向に中空空洞８７内に延在するリブ、フィン、又はピンが含まれる。しかしながら、表面強化部１１２は、いかなる特定の形状に限定されるものではなく、かつディンプル、空洞、グルーブアレイ、凸面形又は凹面形表面アレイ、或いはパターン表面処理を含むことができる。表面強化部１１２は第２の部分８０上に図示しているが、表面強化部１１２は、トランジションピース５８の全体或いはトランジションピース５８のいずれかの部分を覆うようにすることができる。
【００２９】
図６は、冷却フード８２全体にわたって分散配置された複数の開口部１２０を示す、トランジションピース５８及び冷却フード８２の実施形態の斜視図である。本実施形態では、開口部１２０は、その寸法（例えば、直径）が冷却フード８２の側部８８及び９０から該冷却フード８２の中央部に向けて段々と増大している。図３に関して上述したように、可変寸法の開口部１２０は、流れを引込みかつトランジションピース５８の第２の部分８０にわたって該流れを移動させる圧力差を発生させる。より小さい開口部１２０は、中空空洞８７内により高い圧力ゾーンを形成し、より大きい開口部１２０は、中空空洞８７内により低い圧力ゾーンを形成する。加えて、中空空洞８７は、冷却フード８２の外部の空間よりも高い圧力ゾーンとなる。この圧力差が、中空空洞８７内に流れを引込み、第２の部分８０に沿って高温スポットに空気を流し、かつトランジションピース５８の第２の部分８０から離れるように加熱空気を放出する。この図示した実施形態では、開口部１２０は、横断方向（例えば、側部８８及び９０間で）並びに長さ方向の両方向に冷却フード８２全体にわたってほぼ均一に間隔を置いて配置される。さらに、この図示した開口部１２０は、横断方向（例えば、側部８８及び９０間の複数横列）並びに長さ方向（側部８８及び９０に平行な複数縦列）の両方向に冷却フード８２に沿って互いにほぼ整列している。他の実施形態では、開口部１２０は、不均一に間隔を置いて配置されかつ／又は互いに整列していない（例えばランダムな）ものとすることができる。
【００３０】
図７は、冷却フード８２の中央部分に沿って長さ方向に延在する単一のスロットつまりスリット１３０を示す、トランジションピース５８及び冷却フード８２の実施形態の斜視図である。例えば、スリット１３０は、等しい間隔を置いて配置されかつ／又は冷却フード８２の側部８８及び９０に対して平行になっている。この図示した実施形態では、スリット１３０は、空気流を引込み、第２の部分８０にわたって該空気流を移動させ、かつ冷却フードの中央部に沿った外向き空気流によって最大冷却をもたらす。図７は側部８８及び９０に平行な単一のスリット１３０を示しているが、他の実施形態では、側部８８及び９０に対して平行に及び／又は直角に延在する１つ又はそれ以上のスリット１３０を含むことができる。一部の実施形態では、各スリット１３０は、トランジションピース５８の第２の部分に沿って差異的冷却を行なうような均一な幅又は可変の幅を有することができる。さらに各スリット１３０は、他のスリット１３０とは異なる寸法、例えば異なる長さ及び／又は幅とし、それによってトランジションピース５８の第２の部分８０の別の度合いの差異的冷却を行なうことができる。例えば、側部８８及び９０に対して直角なスリット１３０は、その幅が側部８８及び９０から冷却フード８０の中央部に向けて段々と増大することができる。
【００３１】
図８は、冷却フード８２全体にわたって不均一に分散配置された複数の開口部１４０を示す、トランジションピース５８及び冷却フード８２の斜視図である。図示するように、開口部１４０は、冷却フード８２の中央領域に向けてより緊密な間隔を置いて配置されかつその密度が増しているが、側部８８及び９０に向けてより離れた間隔を置いて配置される。従って、開口部１４０の不均一な間隔は、トランジションピース５８の第２の部分８０の差異的冷却を行なうように構成される。この図示した開口部１４０は、中央領域に向けて段々と互いにより緊密になっており、それによって中央領域の近くにおいて最小の流れ抵抗及び最大の外向き空気流を生じて中央高温スポットの十分な冷却を保証する。この図示した実施形態では、開口部１４０は、均一な寸法及び形状（例えば、等しい直径の円形孔）を有する。しかしながら、開口部１４０の他の実施形態では、異なる形状及び／又は等しくない寸法を有することができる。
【００３２】
本発明の技術的効果には、ガスタービン燃焼器のトランジションピースを冷却するに関連する圧力降下の大幅な減少及び効率の大幅な増大が含まれる。特に、開示した実施形態では、流入空気流の反対側においてトランジションピースに沿って冷却フードを採用することによって、一般的に環状インピンジメントスリーブに関連する流れ抵抗及び圧力降下が排除される。冷却フードは圧力降下を減少させるだけでなく、冷却フードはまたトランジションピースから離れるように加熱空気を放出して、燃焼器内に流入する前により低温の空気と混合させる。このようにして燃焼器に流入するより低温の空気流は、望ましくない排気エミッションを減少させるのに役立つ。
【００３３】
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明を開示し、当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行なうことを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００３４】
１０  タービンシステム
１２  燃料ノズル
１４  燃料供給源
１６  燃焼器
１８  タービン
２０  排気出口
２２  シャフト
２４  圧縮機
２６  吸気口
２８  負荷
４０  ディフューザ
４２  吐出プレナム
４４  カバープレート
４６  燃焼器ライナ
４８  流れスリーブ
５０  環状通路
５２  環状燃焼チャンバ
５４  入口
５６  方向
５８  トランジションピース
６０  内部空洞
６２  タービンノズル
６４  下流端部部分
６６  環状ラッパ
６８  内表面
７０  フィルム冷却流
７４  バイパス開口部
７６  冷却流
７８  第１の部分
８０  第２の部分
８２  冷却フード
８３  開口部
８６  オフセット距離
８７  中空空洞
８８  第１の側部
９０  第２の側部
９２  対向する側面
９４  空気出口、開口部
１００  単一の開口部
１１０  開口部
１１２  表面強化部
１２０  開口部
１３０  スリット
１４０  開口部
【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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【図８】
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