(57)【要約】【課題】冷却ガス流における圧力低下が小さな、ダクト壁の効率的な冷却を可能にする燃焼室を提案する。【解決手段】スリーブ部分（１５）は、ダクト壁（１０）とは反対の方向に向けられた１つの主流入開口（１７）を有しており、該主流入開口（１７）の断面積は、前記スリーブ部分（１５）に設けられた全ての冷却開口の合計断面積の７０％を上回っている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブ部分（１５）を有する燃焼室（２６）であって、前記スリーブ部分（１５）は、該スリーブ部分（１５）とダクト壁（１０）との間の通路内で、冷却ガス（１６）を前記ダクト壁（１０）の外面に沿って案内するために、前記ダクト壁（１０）を、少なくとも部分的に取り囲んでおり、該ダクト壁（１０）は運転中に、上流側の端部と下流側の端部とを有する高温ガス流路内で高温ガス流（９）を案内するものにおいて、
前記スリーブ部分（１５）は、前記ダクト壁（１０）とは反対の方向に向けられた１つの主流入開口（１７）を有しており、該主流入開口（１７）の断面積は、前記スリーブ部分（１５）に設けられた全ての冷却開口の合計断面積の７０％を上回っていることを特徴とする、スリーブ部分（１５）を有する燃焼室（２６）。
【請求項２】
前記主流入開口（１７）は、前記スリーブ部分（１５）に設けられた唯一の冷却開口である、請求項１記載の燃焼室。
【請求項３】
前記主流入開口（１７）は、燃焼器（４）の一方の側に向けて方向付けられている、請求項１又は２記載の燃焼室。
【請求項４】
前記主流入開口（１７）は、前記燃焼器（４）の軸方向延在部に対して垂直に方向付けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃焼室。
【請求項５】
前記主流入開口（１７）は、円形、長方形、三角形、又は腎臓状形状のいずれか１つを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃焼室。
【請求項６】
前記スリーブ（１５）と前記ダクト壁（１０）との間の冷却通路の高さは、前記主流入開口（１７）から出発して、前記燃焼室周りの周方向且つ／又は前記燃焼室の軸方向に減少している、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃焼室。
【請求項７】
前記主流入開口（１７）は、運転中に流入する前記冷却ガス（１６）の動圧を回復させるためのベルマウス（１８）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃焼室。
【請求項８】
前記ダクト壁（１０）及び／又は前記スリーブ部分（１５）に、熱伝達促進体が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃焼室。
【請求項９】
前記冷却ガス（１６）を案内するためのリブ（２１）が、前記スリーブ（１５）と前記ダクト壁（１０）との間の通路内に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃焼室。
【請求項１０】
前記リブ（２１）は、前記冷却ガス（１６）を前記主流入開口（１７）の側から、前記燃焼器（４）の反対の側に案内するために、少なくとも部分的に前記燃焼器周りの周方向に延びている、請求項９記載の燃焼室。
【請求項１１】
前記リブ（２１）は冷却ガス通路を、前記ダクト壁（１０）周りの周方向から、前記燃焼室内の高温ガス（９）の主流れ方向に対して逆流する方向に方向転換させており且つ／又は曲げている、請求項９又は１０記載の燃焼室。
【請求項１２】
前記リブ（２１）の一方の側の冷却通路の第１の部分から、前記リブ（２１）の他方の側の冷却通路の第２の部分へのクロスフローを可能にするために、前記リブ（２１）に開口（２３）が設けられている、請求項９又は１１記載の燃焼室。
【請求項１３】
圧縮機（３）と、燃焼器（４）と、タービン（５）とを有するガスタービン（１）において、前記燃焼器（４）は、複数の、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃焼室（２６）を有していることを特徴とする、ガスタービン。
【請求項１４】
前記燃焼室（２６）は、前記ガスタービン（１）の軸線（２）周りに周方向で配分されて配置されていて、前記ガスタービン（１）の軸線（２）の方を向いた前記主流入開口（１７）を備えており、前記ガスタービン（１）は、前記圧縮機（３）の後に続くディフューザ（１９）を有しており、該ディフューザ（１９）は、前記主流入開口（１７）に向けられた流出部を備えていて、これにより、前記ガスタービン（１）の運転中に前記ディフューザ（１９）から流出した圧縮ガスが、前記主流入開口（１７）に衝突するようになっている、請求項１３記載のガスタービン。
【請求項１５】
前記ガスタービン（１）は、圧縮機出口ガスの一部を、前記ガスタービン（１）のバーナ（２５）に向かわせる第２のディフューザ（２４）を有している、請求項１３記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、燃焼室用の冷却装置、特に燃焼室の壁に沿って冷却ガスを案内する冷却スリーブを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電サイクルの熱力学的効率は、その作業流体の最高温度に左右され、例えばガスタービンの場合は、燃焼器から流出する高温ガスの最高温度に左右される。高温ガスに生じ得る最高温度は、燃焼エミッションにより、並びに高温ガスと接触し且つその金属温度限界未満に冷却可能な金属部材の動作温度限界により、制限されている。進化したヘビーデューティ型のガスタービンの高温ガス流路を形成している高温ガスダクト壁の冷却は難しく、且つ現在知られている冷却方法は、性能損失、つまり出力及び効率の低下をもたらす。
【０００３】
高温の燃焼ガスに曝される燃焼器の壁の冷却は、ガスタービンの耐用年数を保証するために重要である。燃焼室の壁に沿って冷却ガスを案内するための冷却スリーブが提案されてきた。例えば、燃焼室に沿って冷却ガスを案内するスリーブと、衝突冷却との組み合わせが、ヨーロッパ特許第１３１９０１３１号明細書に記載されている。ダクトの衝突冷却のために、ダクトの外面から小さな間隔をあけてスリーブが配置されている。この衝突スリーブは孔列を有しており、これらの孔を通じて、圧縮された冷却ガスを放出することにより、ダクトの外面に衝突して冷却する空気噴流列を生ぜしめる。衝突後に冷却ガス流は、ダクトと衝突スリーブとにより画定された冷却通路内を、ダクトの一方の端部に向かって流れる。衝突冷却は、燃焼室周りのあらゆる周方向から行われねばならない。スリーブ冷却を供与するのに十分な冷却ガスの供給は、ガスタービンにおいて燃焼器を包囲しているプレナム内のスペース上の制約に基づき困難なことがある。これらのスペース上の制約は、スリーブ冷却用の供給通路の横断面の縮小につながり、このことは、冷却装置の圧力低下を増大させる恐れがある。増大された圧力低下は、相応して高い冷却ガス供給圧の要求につながり、このことは、ガスタービンの運転全体にとって不都合になる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ヨーロッパ特許第１３１９０１３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書の目的は、冷却ガス流における圧力低下が小さな、ダクト壁の効率的な冷却を可能にする燃焼室を提案することである。これに関連して、燃焼室は、燃焼が行われる燃焼器部分から成っていてよい。燃焼室は、いわゆる遷移ゾーンを有していてもよい。この遷移ゾーンは、主燃焼ゾーンの下流側の領域であり、遷移ゾーンでは燃焼器の断面積が、主燃焼ゾーンと、高温ガス流をタービン入口へ案内する出口との間で下流側に向かって徐々に減少する。
【０００６】
冷却ガスは、燃焼器が空気吸い込み式のガスタービンに取り付けられている場合には、ガスタービンの圧縮機により圧縮された空気であってよい。冷却ガスは、他の如何なるガス又はガス混合物であってもよい。例えば冷却ガスは、空気と、圧縮機入口への煙道ガス再循環を伴うガスタービン用の煙道ガスとの混合物であってよい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載の燃焼室は、スリーブ部分を有しており、スリーブ部分は、スリーブ部分とダクト壁との間の通路内で、冷却ガスをダクト壁の外面に沿って案内するために、燃焼室壁とも云うダクト壁を、少なくとも部分的に取り囲んでいる。ダクト壁自体は、運転中に高温ガス流を、上流側の端部と下流側の端部とを有する高温ガス通路内で案内する。スリーブ部分は、１つの主流入開口を有しており、主流入開口は、冷却ガスを冷却通路に供給するために、ダクト壁とは反対の方向に向けられている。主流入開口の断面積は、スリーブ部分に設けられた全ての冷却開口の合計断面積の７０％を上回っている。
【０００８】
別の構成では、主流入開口の断面積は、スリーブ部分に設けられた全ての冷却開口の合計断面積の８０％を上回っている。
【発明の効果】
【０００９】
ガスタービンに設けられている場合、燃焼室の単一の主流入開口は、特定の方向に方向付けることができるので、主流入開口は、最高圧が卓越しており且つスリーブとダクト壁との間の冷却通路に供給するための冷却ガスが十分に供給される、圧縮機プレナムの領域に面している。
【００１０】
１つの具体的な実施形態によれば、主流入開口は、スリーブ部分に設けられた唯一の冷却開口である。
【００１１】
燃焼室の別の実施形態によれば、主流入開口は、燃焼器の一方の側に向けて方向付けられている。これに関連して「一方の側」とは、例えば長方形又は台形の横断面を有する燃焼室の場合、主流入開口は、燃焼室の一方の側から離反する方に向いているだけで、他の三方の側は閉じられている、ということを意味している。ほぼ円筒形又は楕円形の場合は、１つの開口が１つの方向に所定の開放角度で開口しており、この開放角度は、例えば燃焼室の長手方向軸線に対して９０°未満又は６０°未満であってよい。主流入開口は、例えば設置時に、ガスタービンの軸線の方に向けることができる。
【００１２】
燃焼室の別の実施形態によれば、主流入開口は、燃焼器の軸方向延在部に対して垂直に方向付けられている。
【００１３】
スリーブとダクト壁との間の冷却通路における冷却ガスの良好な分布を可能にするためには、主流入開口のいくつかの有利な幾何学形状が適している。１つの実施形態によれば、主流入開口は円形である。
【００１４】
円形は、流入開口からあらゆる方向に冷却ガスを均一に分布させるために利用され得る。
【００１５】
燃焼室の別の実施形態によれば、主流入開口は長方形である。
【００１６】
長方形の主流入開口は、より大きな長辺側の延在部でもって燃焼室の軸方向延在部に対して垂直に配置され得る。
【００１７】
燃焼室の更に別の実施形態によれば、主流入開口は三角形である。
【００１８】
三角形は、例えば燃焼室の軸方向延在部に対して垂直に方向付けられた１つの底辺と、上流側に向かって所定の角度で延びる別の２辺とを有していてよい。つまり、三角形の主流入開口の高さは、燃焼器の軸方向延在部に対して平行である。冷却ガスは側方に向かって供給され、且つ上流側に向かって方向付けられた前記２辺により、上流方向に供給され得る。
【００１９】
更に別の実施形態によれば、主流入開口は、腎臓状形状を有している。
【００２０】
腎臓形の冷却開口は、主流入開口の２つの円形の拡張部に接続する１つの底辺を有していてよく、この底辺は、燃焼器の軸方向延在部に対して垂直なダクト壁の表面において、周方向に延びている。
【００２１】
換言すると、腎臓状形状の長辺は、燃焼室の軸方向延在部に対して垂直に延びていてよい。腎臓状形状の断面は、燃焼室側に向かって増大しているので、燃焼室の両側に対する大流量の冷却ガス流を可能にし、このことは、主流入開口に対向する冷却通路部分に冷却ガスを供給するために有利であってよい。
【００２２】
燃焼室の更に別の実施形態では、スリーブとダクト壁との間の冷却通路の高さは、主流入開口から、燃焼室周りの周方向に且つ／又は燃焼室の軸方向に減少している。流れ通路の高さが一定の場合は、主流入開口からの距離が増大するにつれて、有効流れ面積が増大する。通路内の流速を一定に保つために、冷却ガスが燃焼器壁の周囲で燃焼室の軸方向延在部に対する周方向に分散されるまで、流れ通路の高さは、主流入開口からの距離が増大するにつれて減少されねばならない。
【００２３】
冷却通路の高さは、例えば主流入開口の幾何学形状の中心から最小高さに到達するまでの距離の、一次関数であってよい。最小高さに到達した後は、高さは一定に保たれてよい。最小高さに到達した後で、通路の高さは再び増大されてもよく、これにより、冷却ガスが高温のダクト壁に沿って流れたときに、冷却ガスの加熱による体積流量の増大が相殺される。通路の高さの増大は、流速がほぼ一定に保たれるように選択されてよい。
【００２４】
燃焼室の更に別の実施形態では、主流入開口が、運転中に流入する冷却ガスの動圧を回復させるためのベルマウスを有している。典型的には、ガスタービンの圧縮機プレナム内に流入する冷却ガスは、高い速度を有している。流入ガスの運動エネルギが、ベルマウスにより少なくとも部分的に回復されて、冷却ガスの静圧を増大させるために利用される。
【００２５】
燃焼室の更に別の実施形態では、熱伝達促進体が、ダクト壁に適用される。択一的に、又は組み合わせて、熱伝達促進体は、スリーブ部分に適用され得る。熱伝達促進体は、ダクト壁の熱伝達及び冷却を増大させる。冷却通路の側に面したダクト壁における熱伝達促進体は、典型的にはスリーブにおける熱伝達促進体よりも良好に、熱伝達を増大させる。しかしながら、製造及びコスト上の理由から、熱伝達促進体をスリーブに適用することが有利なことがある。
【００２６】
熱伝達促進体は、例えば乱流発生体であってよい。多くの可能な形状のなかで、乱流発生体は熱伝達を促進させるために、９０°の屈曲部、Ｖ字形、又はＷ字形を有していてよい。組み合わされて、又は択一的に、ピンフィールド又は表面粗さが、熱伝達促進体として適用され得る。
【００２７】
付加的に、又は組み合わされて、冷却ガスは第２の流入開口を通じて、高い熱負荷を伴うか、又は冷却通路内の冷却ガスによる対流冷却が不十分な、局所的な冷却領域に供給される。
【００２８】
付加的に、又は組み合わされて、複数の衝突冷却孔が、高い熱負荷を伴うか、又は冷却通路内の冷却ガスによる対流冷却が不十分又は不適切な、局所的な冷却領域に使用され得る。１つの実施形態によれば、ダクト壁用の有効冷却質量流量の２０％未満が、衝突冷却及び／又は二次冷却用に使用される。
【００２９】
燃焼室の更に別の実施形態では、冷却ガスを案内するための１つのリブが、スリーブとダクト壁との間の通路内に配置されている。
【００３０】
更に別の実施形態によれば、リブは、冷却ガスを主流入開口の側から、燃焼器の反対の側に案内するために、少なくとも部分的に燃焼器周りの周方向に延びている。
【００３１】
このようなリブは、例えば主流入開口からダクト壁を巡って周方向に延びていてよい。
【００３２】
リブは、冷却ガス流を、二つの流れ方向に分けることもできる。例えば、冷却流は、軸方向の第１の部分流と、ダクト壁を巡る周方向の第２の軸方向流とに分けられてよい。
【００３３】
リブは、冷却ガス流を分流するか、又は曲げるために用いられてもよい。例えば、１つの流れを、最初は燃焼器を巡って周方向に案内し、次いで方向転換させて、燃焼室内の高温ガスの主流れ方向に対して逆流する方向に曲げることができる。
【００３４】
燃焼室の更に別の実施形態では、１つのリブの一方の側の冷却通路の第１の部分から、このリブの他方の側の冷却通路の第２の部分へのクロスフローを可能にするために、リブに開口が設けられている。このような開口は、冷却通路の第１の部分における圧力が、第２の部分における圧力よりも高い場合に、有利であり得る。このような圧力差は、例えば主流入開口から開口までの距離が異なっていて、リブの両側において圧力低下が相違していることに基づいていることがある。前記のようなクロスフローは、第２の部分における圧力を高めることができる。更に、比較的短い距離を移動する冷却ガスの温度は、比較的低いと云えるので、クロスフローは、ダクト壁周りの温度分布を均一にするために役立つことができる。
【００３５】
燃焼室の他に、圧縮機、タービン及び上述した複数の燃焼室を備える燃焼器を有するガスタービンが、本明細書の対象である。
【００３６】
このようなガスタービンは、スリーブ部分とダクト壁との間の通路内で、ダクト壁の外面に沿って冷却ガスを案内するために、ダクト壁を少なくとも部分的に包囲しているスリーブ部分を備えた、複数の燃焼室を有している。ダクト壁自体は運転中、上流側の端部と下流側の端部とを有する高温ガス流路内の高温ガス流を案内する。スリーブ部分は、ダクト壁とは反対の方向を向いた１つの主流入開口を有している。この主流入開口の断面積は、スリーブ部分に設けられた全ての冷却開口の合計断面積の７０％を上回るか、又は８０％を上回っている。
【００３７】
別の実施形態によれば、ガスタービンは、ガスタービンの軸線周りに周方向で配分されて配置された、複数の燃焼室を有している。これらの燃焼室は、それぞれその、ガスタービンの軸線の方を向いた主流入開口を備えて配置されている。更にガスタービンは、圧縮機の後に続くディフューザを有しており、このディフューザは、主流入開口に向けられた流出部を備えていて、これにより、ガスタービンの運転中にディフューザから流出した圧縮ガスが、主流入開口に衝突するようになっている。
【００３８】
このような配置に基づいて、圧縮機から流出した圧縮ガスの運動エネルギを、少なくとも部分的に、主流入開口内で回復させることができ、これにより、燃焼室の冷却通路内の冷却ガスの静圧が高められることになる。
【００３９】
更に別の実施形態によれば、ガスタービンは、圧縮機出口ガスの一部を、ガスタービンのバーナに向かわせる第２のディフューザを有している。これにより、バーナに燃焼用の高圧ガスが最適に供給されると共に、燃焼器壁の良好な冷却が保証される。
【００４０】
ガスタービンは、１つの燃焼室を備える慣用の燃焼器を有していてよい。ガスタービンは、シーケンシャル燃焼器配列を有していてもよく、互いの下流側に配置された少なくとも２つの燃焼室を備えている。シーケンシャル燃焼器配列では、１つ又は双方の燃焼室が、スリーブ部分とダクト壁との間の通路内で冷却ガスをダクト壁の外面に沿って案内するために、ダクト壁を少なくとも部分的に包囲しているスリーブ部分を有する燃焼室によって形成されていてよい。ダクト壁自体は運転中、上流側の端部と下流側の端部とを有する高温ガス流路内の高温ガス流を案内する。第１、第２の各燃焼室のスリーブ部分は、１つの主流入開口を有しており、この主流入開口は、ダクト壁とは反対の方向を向いている。主流入開口の断面積は、各燃焼室のスリーブ部分に設けられた全ての冷却開口の合計断面積の７０％を上回るか、又は８０％を上回っている。
【００４１】
異なるタイプのバーナが使用可能である。第１の燃焼器用には、例えばヨーロッパ特許第０３２１８０９号明細書から公知の、いわゆるＥＶバーナか、又は例えばドイツ連邦共和国特許第１９５４７９１３号明細書から公知のＡＥＶバーナが、例えば使用され得る。また、参考として援用されるヨーロッパ特許出願第１２１８９３８８．７号明細書に記載されたようなスワールチャンバを有するＢＥＶバーナも使用され得る。缶型構成では、１つの缶型燃焼器につき単一の又は多重のバーナ配列が使用され得る。更に、参考として援用される米国特許第２００４／０２１１１８６号明細書に記載されたようなフレームシート燃焼器が、第１の燃焼器として使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】圧縮機と、燃焼器と、タービンとを備えるガスタービンを示した図である。
【図２ａ】図１の２つの燃焼室をＡ−Ａに沿って断面した図である。
【図２ｂ】図２ａに示した燃焼室の周りの静圧分布を示す図である。
【図３】圧縮機と、主流入開口を有する冷却スリーブを備えた燃焼室を備える燃焼器と、タービンとを有するガスタービンを示した図である。
【図４】図３の燃焼室をＢ−Ｂに沿って断面した図である。
【図５】圧縮機と、主流入開口を有する冷却スリーブを備えた燃焼室を備える燃焼器と、タービンとを有するガスタービンを示した図である。
【図６】図５の燃焼室をＣ−Ｃに沿って断面した図である。
【図７】図７ａ、図７ｂ、図７ｃ及び図７ｄは、それぞれ異なる幾何学形状の主流入開口を有する冷却スリーブを示す平面図である。
【図８】図８ａ、図８ｂ、図８ｃ、図８ｄ、図８ｅ及び図８ｆは、ダクト壁と冷却スリーブとの間の冷却通路内で冷却ガス流を案内するための、それぞれ異なるリブ配列を備えた燃焼室の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。
【００４４】
図１には、衝突冷却される燃焼器４を備えたガスタービン１が示されている。ガスタービン１は、圧縮機３と、燃焼器４と、タービン５とを有している。
【００４５】
吸入空気２は、圧縮機３により圧縮されて圧縮ガス８になる。燃料２８は、圧縮ガス８と共に燃焼器４内で燃焼されて、高温ガス流９を発生させる。高温ガス９は、機械的な仕事を生ぜしめるタービン５内で膨張させられる。
【００４６】
燃焼器４は、燃焼器ケーシング３１内に収容されている。圧縮機３を出た圧縮ガス８は、ディフューザ１９を通過して、圧縮機３を出たガスの動圧を少なくとも部分的に回復させる。
【００４７】
典型的には、ガスタービンシステムには、ガスタービン１のシャフト２に結合された発電機が含まれる。更に、ガスタービン１は、タービン５のための冷却システムを有しているが、この冷却システムは本明細書の主題ではないため、図示しない。
【００４８】
排ガス７がタービン５から流出する。残留熱は、典型的には後続の水蒸気サイクル（やはり図示せず）で使用される。
【００４９】
図１には、ダクト壁１０を冷却するための衝突冷却装置を備える燃焼器４が示されている。燃焼器４は、上流側の端部に設けられたバーナ２５と、このバーナ２５から下流側の端部まで延在する燃焼室２６とを有している。燃焼室２６は、ダクト壁１０により側方を制限されている。衝突冷却するために、ダクト壁１０の衝突冷却用の複数の孔を有するスリーブ１５が、燃焼室２６を取り囲んで配置されている。冷却ガス１６がダクト壁１０に衝突した後で、冷却ガス１６は、ダクト壁１０とスリーブ１５とにより形成された冷却流路内を、燃焼室２６の上流側の端部に向かって、燃焼室２６内の高温ガス流に対して逆流して流れる。ダクト壁１０を冷却した後で、冷却ガス１６は、高温ガス流路の上流側の端部において燃焼室２６内に流入することができ、引き続き燃焼ガスとして使用されることになる。
【００５０】
図２ａには、図１の隣合う２つの燃焼室２６の断面Ａ−Ａが、ガスタービンの軸線周りに周方向で配分されて配置された複数の燃焼室２６の一例として示されている。燃焼室のダクト壁１０は、スリーブ部分１５により取り囲まれている。各ダクト壁１０は、１つの燃焼室２６の高温ガス通路を画定している。本実施形態では、燃焼室２６の断面は基本的に長方形であり、且つスリーブ部分１５により画定された冷却通路によって包囲されている。冷却通路は、ガスタービンの軸線の方に面した内側通路１２と、右側通路１１と、左側通路１３と、外側通路１４とを有している。全ての側の通路１１，１２，１３，１４が、冷却ガス１６により衝突冷却される。左右の通路１１，１３及び外側通路１４を冷却するための冷却ガスは、少なくとも部分的に、隣合う２つの燃焼室２６のスリーブ１５間のギャップを通過する。スペース上の制約により、このギャップは、ギャップ内の冷却ガス１６の流速が高くなる程に小さな導入部であることがある。これらの高い流速に基づいて、ギャップ内の静圧は減少される。よって、左側通路１３と右側通路１１とに流入する冷却ガス１６は、減少された圧力を有している。更に、このギャップを通る流れは圧力低下を生ぜしめるので、ギャップから流出して外側通路１４に送られる冷却ガス１６は、全体的に減少された圧力を有することになる。
【００５１】
その結果得られた、図２ａの燃焼室２６の周りの静圧分布が、図２ｂに、ダクト壁１０周りの時計方向の角度γの関数として示されている。図２ｂは、内側通路１２内の圧力が、外側通路１４におけるよりも高いことを示している。左右の通路１１，１３における冷却ガス圧は同等に、外側通路１４におけるよりも低い。複数の異なる側の通路内の異なる圧力レベルに基づいて、ダクト壁の複数の異なる部分に関する冷却は、少なからず相違している。
【００５２】
図３は、図１に基づくものであるが、ダクト壁１０の異なる部分の周囲における冷却ガス圧の差、及びこれにより生じる冷却ガス流量の差を減少させるために変更されたスリーブ部分１５を有している。このスリーブ部分１５は、ダクト壁１０を包囲する冷却通路に冷却ガスを供給するために、１つの主流入開口１７しか有していない。図３に示したガスタービン１の断面は、図４に示す断面線ＩＩＩ−ＩＩＩが示すように、ダクト壁１０を真っ直ぐに断面したものではないが、ダクト壁１０の輪郭に沿ったものである。つまり、図３には、ダクト壁１０の周りを流れる冷却ガス１６の層流が示されている。主流入開口１７に冷却ガス１６を供給するために、圧縮機のディフューザは、圧縮ガス８の大部分をバーナ２５に案内する第１のディフューザ１９と、圧縮ガス８の一部を主流入開口１７に案内して、ダクト壁１０を包囲している冷却通路に供給する、変向体２０を備える第２のディフューザ２４とに分けられている。本実施形態では、主流入開口１７は、ベルマウス１８を有しており、このベルマウス１８内で、第２のディフューザ２４を出た圧縮ガスの残留運動エネルギが更に回復されて、冷却通路内の冷却ガス１６の静圧を増大させる。
【００５３】
主流入開口１７の領域における燃焼室２６の断面Ｂ−Ｂが、図４に示されている。本実施形態では、主流入開口１７はベルマウス１８として形成されていて、冷却ガス１６が、燃焼室２６の周りのダクト壁１０とスリーブ部分１５との間の通路に導入される前に、動圧を回復させる。
【００５４】
図５には、本明細書によるガスタービン１の別の実施形態が示されている。図５に示す実施形態は、図３に示した実施形態に基づいているが、圧縮機のディフューザを１つしか有していない。簡単な製造のために、主流入開口１７は単に、スリーブ部分１５の壁に設けられた孔であるに過ぎず、空気動力学的に輪郭付けられた如何なる流入部も備えてはいない。更に、ガスタービン１は圧縮機のディフューザを１つしか有していない。圧縮ガス８の一部は、変向体２０により、主流入開口１７の方へ案内される。
【００５５】
図５に示したガスタービン１の断面は、図６に示す断面線Ｖ−Ｖが示すように、ダクト壁１０を真っ直ぐに断面したものではないが、ダクト壁１０の輪郭に沿ったものである。つまり、図５には、ダクト壁１０の周りを流れる冷却ガス１６の層流が示されている。本実施形態の主流入開口１７は、図３及び図４の実施形態におけるよりも大きくなっている。図５の燃焼室２６の断面Ｃ−Ｃを示す図６に見られるように、主流入開口１７はほぼ、ダクト壁１０の一方の側から、ダクト壁１０の他方の側にまでわたっている。
【００５６】
異なる幾何学形状の主流入開口１７が設けられた場合の、ガスタービンの軸線の方を向いた冷却スリーブ部分１５の異なる実施形態が、平面図で図７ａ、図７ｂ、図７ｃ及び図７ｄに示されている。
【００５７】
図７ａには、長方形の形状を有する主流入開口１７を備えた実施形態が示されている。長方形の主流入開口１７の長辺は、運転中の燃焼室内の高温ガス流に対して垂直な方向で、スリーブ部分１５の周囲に設けられている。
【００５８】
図７ｂには、円の形状を有する主流入開口１７を備えた実施形態が示されている。
【００５９】
図７ｃには、腎臓状形状を有する主流入開口１７を備えた実施形態が示されている。腎臓状形状は、運転中の燃焼室内の高温ガス流に対して垂直な方向に、その最大延在長さを有している。この最大延在長さの両端部において、主流入開口の断面は、円形に拡張している。これらの拡張部は、燃焼室側への冷却ガスの供給を容易にする。
【００６０】
図７ｄには、正三角形の形状を有する主流入開口１７を備えた実施形態が示されている。この三角形の高さは、運転中の燃焼室内の高温ガス流に対して平行に揃えられている。
【００６１】
図８ａ、図８ｂ、図８ｃ、図８ｄ、図８ｅ及び図８ｆには、ダクト壁１０と冷却スリーブ１５との間の冷却通路内を流れる冷却ガス１６を案内するための、異なるリブ配列２１を備えた燃焼室２６の実施形態の斜視図がそれぞれ示されている。
【００６２】
図８ａには、複数のガイドリブ２１を備えたダクト壁１０を上から見た図が示されており、リブ２１間を流れる冷却ガス１６が図示されている。冷却ガス１６は、冷却ダクトの下方から流入して主流入開口（図示せず）を通り、且つダクト壁１０の周囲を巡って案内される。燃焼室の下流側の端部（運転中の高温ガス用、図８では左側の端部）において、リブ２１はダクトの側壁を巡って主に周方向に延在しており、その後、リブ２１は高温ガス流に逆行する軸方向に転じる。これらのリブ２１は、冷却ガス１６を、主流入開口から燃焼室の側壁を巡って上部へと案内し、更に燃焼室の上流側の端部（図８では燃焼室の右側の端部）の方に逆流を案内するために役立つ。付加的に、１つのリブ２１が、ダクト壁１０の側面の上流半分に、流れ方向で延びている。
【００６３】
図８ｂの実施形態は、図８ａの実施形態に基づいている。付加的に、一部を切り取られたスリーブ部分１５が図示されている。本実施形態では、追加的に複数の第２の流入開口２２が、スリーブ部分１５の外側に示されている。これらの第２の流入開口２２は、冷却通路に対する冷却ガス１６の供給を局所的に改良するために適用され得る。第２の流入開口２２は、ダクト壁１０を局所的に衝突冷却するための、衝突冷却孔として形成されていてよい。
【００６４】
図８ｃの実施形態は、図８ｂの実施形態に基づいている。本実施形態では、リブ２１はｙ字形であり、（運転中の高温ガス流に対して）上流側に向けられた「ｙ」字の１本の脚を備えている。
【００６５】
図８ｄには、図８ａの実施形態に基づく別の実施形態が示されている。冷却ガス１６に対する熱伝達を改良するために、複数の乱流発生体２７が、冷却の局所的な改良を必要とするダクト壁１０に配置されている。本実施形態では、乱流発生体２７が、側壁の上部領域と、上流側の領域とに追加されている。
【００６６】
図８ｅには、図８ａの実施形態に基づく更に別の実施形態が示されている。本実施形態では、ダクト壁１０の側部に設けられたリブ２１は、燃焼室の上流側の端部に完全に至るまで延びてはいない。本実施形態の上流側の領域を流れる冷却ガス１６をガイドするために、リブ２１の直線部分は必要とされない。より短いリブ２１により、製造コストが削減可能である。付加的に、リブが設けられていない領域におけるクロスフローが可能である。
【００６７】
図８ｆには、図８ａの実施形態に基づく更に別の実施形態が示されている。本実施形態では、リブ２１に、クロスフローを可能にする複数の開口２３が設けられている。このクロスフローは、ダクト壁１０の周りに、より均一な圧力分布を生ぜしめることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  ガスタービン、  ２  シャフト、軸線、  ３  圧縮機、  ４  燃焼器、  ５  タービン、  ７  排ガス、  ８  圧縮ガス、  ９  高温ガス流、  １０  ダクト壁、  １１  右側通路、  １２  内側通路、  １３  左側通路、  １４  外側通路、  １５  スリーブ部分、  １６  冷却ガス、  １７  主流入開口、  １８  ベルマウス、  １９  ディフューザ、  ２０  変向体、  ２１  リブ、  ２２  第２の流入開口、  ２３  開口、  ２４  第２のディフューザ、  ２５  バーナ、  ２６  燃焼室、  ２７  乱流発生体、  ２８  燃料、  ３０  圧縮機プレナム、  ３１  燃焼器ケーシング
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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【外国語明細書】
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