(57)【要約】【課題】燃焼タービンインタフェースの少なくとも１つの燃焼器を冷却するために閉ループ冷却方式または準閉ループ冷却方式を実現する。【解決手段】本発明は、インピンジメント冷却ゾーン２００と、少なくとも１つの冷却配列を有する連続的に配置されたライナ３００と、連続的に配置されたライナに関する閉鎖プレート５００とを備え、連続的に配置されたライナは、冷却チャネル構造４００を有しており、冷却チャネル構造４００は、閉ループ冷却機構または準閉ループ冷却機構を形成しており、冷却チャネル構造４００は、連続的に配置されたライナの少なくとも一部を冷却するために冷却媒体に作用的に接続されている、ガスタービンの燃焼器のトランジションピース１００に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インピンジメント冷却ゾーンと、
少なくとも１つの冷却配列を有するシーケンシャルに配置されたライナと、
該シーケンシャルに配置されたライナに関する閉鎖プレートと、を備える、ガスタービンの燃焼器のトランジションピースにおいて、
前記シーケンシャルに配置されたライナは、冷却チャネル構造を有しており、該冷却チャネル構造は、閉ループ冷却系統または半閉鎖ループ冷却系統を形成しており、前記冷却チャネル構造は、前記シーケンシャルに配置されたライナの少なくとも一部を冷却するために冷却媒体に作動可能に接続されていることを特徴とする、ガスタービンの燃焼器のトランジションピース。
【請求項２】
前記冷却チャネル構造は、付加的に、前記閉鎖プレートの少なくとも一部を冷却する、請求項１記載のトランジションピース。
【請求項３】
前記冷却媒体は、前記冷却チャネル構造に沿った冷却作用の完了後、インピンジメント冷却配列にアクティブに接続されている、請求項１記載のトランジションピース。
【請求項４】
前記冷却チャネル構造は、シーケンシャルに配置されたライナの周方向で少なくとも１つの範囲に沿って延びた蛇行系統の構成に対応する、請求項１から３までのいずれか１項記載のトランジションピース。
【請求項５】
前記冷却チャネル構造に属する前記冷却チャネルは、前記閉鎖プレートの側において環状空間にアクティブに接続されている互いの間で冷却媒体を再分配する、請求項１から４までのいずれか１項記載のトランジションピース。
【請求項６】
前記冷却チャネル構造に属する前記冷却チャネルは、前記閉鎖プレートの側において環状空間にアクティブに接続されている互いの間で冷却媒体を再分配し、前記環状空間は、前記シーケンシャルに配置されたライナの周方向に凹所を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載のトランジションピース。
【請求項７】
前記環状空間または前記凹所は、同伴されたダスト粒子を収集するための少なくとも１つのキャビティを有する、請求項５または６記載のトランジションピース。
【請求項８】
前記キャビティは、収集されたダスト粒子を前記キャビティから外部へ排出するための開口に作動可能に接続されている、請求項７記載のトランジションピース。
【請求項９】
前記冷却チャネル構造内の前記閉ループ冷却系統は、対流冷却に基づいて作動する、請求項１から８までのいずれか１項記載のトランジションピース。
【請求項１０】
前記冷却チャネル構造内の前記半閉鎖ループ冷却系統は、対流冷却およびしみ出し冷却に基づいて作動する、請求項１から８までのいずれか１項記載のトランジションピース。
【請求項１１】
前記インピンジメント冷却ゾーン内の前記半閉鎖ループ冷却系統は、インピンジメント冷却、しみ出し冷却および／または対流冷却に基づいて作動する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のトランジションピース。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃焼器の中間ゾーン内に配置されたトランジションピースを実現するためのガスタービンにおいて、該ガスタービンは、圧縮機と、該圧縮機の下流における燃焼器とを有しており、該燃焼器の高温ガスはタービンへ供給され、前記燃焼器は、環状燃焼器構造または缶型燃焼器構造に基づいて作動することを特徴とする、トランジションピースを実現するためのガスタービン。
【請求項１３】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃焼器の中間ゾーン内に配置されたトランジションピースを実現するためのガスタービンにおいて、該ガスタービンは、圧縮機と、該圧縮機の下流における第１の燃焼器とを有しており、該第１の燃焼器の高温ガスは第１のタービンまたは第２の燃焼器へ供給され、該第２の燃焼器の高温ガスは、第２のタービンまたは後続の蒸気サイクルへ供給され、少なくとも１つの燃焼器は、環状燃焼器構造または缶型燃焼器構造に基づいて機能することを特徴とする、トランジションピースを実現するためのガスタービン。
【請求項１４】
環状の燃焼室を有する前記第１の燃焼器は、複数の予混合バーナまたは部分予混合バーナと、第１の燃焼器から作動ガスを受け取るように接続された第１のタービンと、該第１のタービンから排出された作動ガスを受け取り、該作動ガスを前記第２のタービンへ供給するように接続された第２の燃焼器と、を有しており、前記第２の燃焼器は、流れ方向で前記第１のタービンの出口から前記第２のタービンの入口へ延びる燃焼空間を形成した環状ダクトと、自己点火燃焼のために燃料を前記第２の燃焼器へ導入するための手段とを有している、請求項１３記載のガスタービン。
【請求項１５】
前記第１の燃焼器および／または前記第２の燃焼器は、１つの缶型燃焼器または分離された缶型燃焼器に基づいて作動する、請求項１４記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械、好適にはガスタービンエンジン用の内部冷却式燃焼器タービンインタフェースに関する。
【０００２】
本発明は、基本的に、インピンジメント冷却ゾーンと、少なくとも１つの冷却配列を有するシーケンシャルに配置されたライナと、シーケンシャルに配置されたライナに関する閉鎖プレートとを備え、シーケンシャルに配置されたライナは、冷却チャネル構造を有しており、冷却チャネル構造は、閉ループ冷却系統または半閉鎖ループ冷却系統を形成しており、冷却チャネル構造は、シーケンシャルに配置されたライナの少なくとも一部を冷却するために冷却媒体に作用的に接続されている、ガスタービンの燃焼器のトランジションピースに関する。
【背景技術】
【０００３】
特に燃焼器タービンインタフェースにおける、選択されたガスタービンエンジン構成部材が、圧縮機排気管からの抽気の供給によって内部で空冷されることは公知の方式である。このような冷却は、燃焼器構成部材の温度を、燃焼器構成部材を構成する材料の作動範囲に維持するために必要である。
【０００４】
欧州特許出願公開第２２３０４５６号明細書の図１および図２を参照すると、典型的なガスタービンはトランジションピースを有しており、このトランジションピースによって、燃焼器ライナによって表されるような上流燃焼器からの高温燃焼ガスは、符号１４で表されたタービンの第１段へ通過させられる。ガスタービン圧縮機からの流れは、アキシャルディフューザから出て、圧縮機排出ケースに入る。圧縮機排出空気の約５０％は、トランジションピースと半径方向外側トランジションピースインピンジメントスリーブとの間の環状領域または環状部（または第２の流れ環状部）における流れのためにトランジションピースインピンジメントスリーブに沿っておよびトランジションピースインピンジメントスリーブの周りに形成された開口を通過する。圧縮機排出流の残りの約５０％は、上流燃焼器ライナ冷却スリーブの流れスリーブ穴、および冷却スリーブとライナとの間の環内へ通過し、最終的に、環状部において空気と混合される。この組み合わされた空気は、最終的に燃焼室においてガスタービン燃料と混合される。
【０００５】
欧州特許出願公開第２２３０４５６号明細書の図４によれば、各スタブは、冷却穴を実質的に包囲するように配置された１つまたは複数の冷却通路を有してよい。冷却通路は、好適には、ライナを通る高温ガス流れ方向（矢印５６によって表されている）に対応する方向において、冷却穴の軸線（矢印５４によって表されている）に対して角度（α）を向きづけられている。すなわち、図４に示したように、冷却通路は冷却穴の軸線に対して角度づけられており、これにより、冷却通路を通る冷却空気は、少なくとも、ライナを通る高温ガス流れ方向と同じ方向の方向成分を有している。角度づけられた冷却通路を有することにより、高温ガスをライナ壁部から押し離すために、スタブを通る角度づけられた通路の２つの列を有することが好ましい。角度は、約３０°までのあらゆる角度であってよく、この角度を超えると、冷却通路を流過する空気は、高温ガスをライナ壁部から押し離すことが困難になり得る。
【０００６】
一般的に、より高いエンジンガス温度は、より増大した冷却抽気要求につながり、サイクル効率の低下およびエミッションレベルの増大を生じていた。現在までは、比較的低いコストで冷却流を最小限に減じるように冷却システムの設計を改良することが可能であった。将来、エンジン温度は、少ない冷却流を維持するためには複雑な冷却手段を有する必要があるようなレベルにまで高まるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２２３０４５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、燃焼タービンインタフェースの少なくとも１つの燃焼器を冷却するための閉ループ冷却系統または半閉鎖ループ冷却を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の基本的概念は、燃焼プロセスをバイパスさせられるあらゆる空気が、ガスタービンエミッションの観点から危険であるという事実を含む。タービン入口温度は、エンジンパフォーマンスのための駆動温度である。燃焼プロセスに関与しない漏れおよび冷却空気は、同じタービン入口温度を達成するためにより高い火炎温度によって補償されなければならない。
【００１０】
通常、トランジションピースとタービン入口との間のタービンインタフェースにおける冷却概念は、高温ガス通路内へ直接に噴射される冷却空気を使用する。すなわち、このような冷却概念のエミッションは、閉ループ冷却概念と比較して、より高い。燃焼器とタービン入口との間のタービンインタフェースにおける閉ループ冷却概念を実現することは、本発明による発明ステップを必要とする。
【００１１】
基本的に、本発明の概念は、図１に示したように、閉鎖プレートとも呼ばれるピクチャフレームとのインタフェースにおいてトランジションピースの壁部に壁近傍冷却チャネルが提供されているという特徴を有する。冷却チャネルは、穿孔または浸食することができるか、または冷却通路をＳＬＭ（Selective Laser Melting）によって形成することができるか、またはインタフェースにおいて一緒にろう付けされる多層設計によって実現することができる。提案された冷却通路は、外側燃焼器空気プレナムへのこれらの壁近傍冷却チャネルの開口、およびインピンジメントチャンバ内の空間への開口を形成することによって実現される。蛇行形式で延びる個々の冷却チャネルは、閉鎖プレートに穿孔されたスロットを介して接続されている。この配列により、後述の図に示したように燃焼室内へ直接的な漏れなしで冷却媒体を駆動するために、冷却チャネルにおける駆動圧力降下を生ぜしめることができる。
【００１２】
本発明の別の利点は、冷却プロセスが自己回復特性を有するということにある。タービン燃焼器のトランジションピースと閉鎖プレートとの間の接合が失われた場合、冷却媒体は燃焼室内へ噴射される。冷却システムは破壊されないので、構成部材の寿命が危機にさらされないまたは自己危機にさらさない。閉鎖プレートにおけるスロットにより、システムは、隣接するチャネルへ一部の冷却媒体を再分配するので、個々の開口の部分的な閉塞にも同じことが該当する。
【００１３】
閉鎖プレートの側において、チャネルは、選択的に凹所として形成された環状空間にアクティブに接続された互いの間で冷却を再分配し、凹所は、選択的に周方向に少なくとも１つのキャビティを有する。
【００１４】
前記キャビティは少なくとも１つの開口を有し、この開口を通じて凹所の内部の検査が可能である。開口は、冷却媒体に含有されたダストまたは汚れ粒子のためのダスト排出開口を同時に形成するように寸法決めされている。“ダスト排出開口”とは、構成部材の壁部における開口であって、この開口によって、冷却媒体に同伴された粒子が、それらの慣性によって構成部材の内部から放出される開口であるとここでは理解される。したがって、ダスト排出開口は、必然的に、冷却媒体を案内する環状空間から逸れた場所、または対応する逸れた場所においてこの環状空間から分岐したダストキャビティの端部に配置されなければならない。このようなダスト排出開口は、前の冷却チャネル通路の閉塞を防止するために流れ機械の構成部材において既に使用されている。冷却空気とともに進入する粒子は、冷却力により、このキャビティおよびこのダスト排出開口または穴に対して半径方向に直線において直接に運搬されるのに対し、ほとんど汚れのない空気は問題なく他の蛇行した通路に進入することができる。ダスト粒子はこれによりキャビティからこのダスト排出開口またはこのダスト穴を通じて搬出され、これにより、冷却空気ボア自体は、ダスト粒子によって閉塞される可能性はない。ダスト穴は、ダスト排出開口の機能を満たすことができるか、またはダスト排出開口は、適切な寸法決め、特に拡大により、検査アクセス開口として機能することができる。ダスト排出開口はここでは寸法および位置において、ダストが好適には排出され、かつ開口を通じてボアスコープを導入することができるための十分な直径を有する開口も形成されるように設計されている。機械の組み込まれた状態においてさえもこれらの配列を検査することができるために、検査ツールがガスタービンの高温ガス通路において導入されるならば、これらの検査およびダスト排出開口は機械軸線に対してほぼ平行に配置される。検査ツールが半径方向で機械に導入されるならば、配列先端部における位置がより好ましく、この位置において、検査およびダスト排出開口は機械軸線の半径方向に延びている。１つの同じ開口におけるダスト排出および検査機能の本発明による組合せにより、冷却媒体の望ましくない損失につながる恐れがあり、ひいては効率の損失をもたらす不要な開口が回避される。
【００１５】
インピンジメント冷却プロセスへの冷却媒体の前述の最終的な導入は、タービンの全体的な冷却概念にとって有利である。冷却チャネルから広く熱的に消費されるまたは準消費される冷却空気は、横方向運動量によるインピンジメント冷却の効果を高めるために使用することもできる。
【００１６】
有利なインピンジメント冷却は、壁部分のためのバッフル冷却を含み、このバッフル冷却においては、第１に、ジェット方向に対して横方向での冷却媒体の流れは、ジェット効果を損なうことはない。これは、複数のバッフル管によって達成される。バッフル管は、それらの入口が、平面または湾曲したキャリヤ上の領域にあるように配置されており、かつそれらの出口が、冷却される壁部分に向くように方向付けられており、キャリヤは、壁部分から離れて配置されている。第２に、このゾーンにおける冷却媒体の軸方向流入により、衝突の後に逸らされたバッフルジェットは、今や、バッフル管出口と、バッフル管の長さに対応する距離に配置されたキャリヤとの間の自由間隙において、妨げられることなく流れることができる。
【００１７】
この設備の利点は、特に、今や、可能な限り少ない量の冷却媒体を用いる、低い圧力降下での強力な冷却が達成されるということに見られる。これは、ひいては、拡大されたフィルム領域を有する従来のバッフルフィルム配列を実現する可能性を提供する。次いで、フィルム穴の列は、回流構成部材の場合、より低い外部圧力を有する位置に配置することができる。
【００１８】
さらに、冷却媒体が閉鎖された回路を循環する場合、より高い冷却圧力をもたらすことができ、その結果、熱伝達係数を高めることができる。これは、特に、冷却媒体として蒸気が使用される場合であり、これは、組み合わされた設備において可能となる。これの利点は、冷却媒体のより高い圧力が、圧縮機の代わりに供給ポンプにおいてエネルギの観点から有利に発生されるということである。
【００１９】
チャネルにおける冷却空気流の方向に基づいてしみ出し冷却を導入することによって、上述の閉ループ冷却を必要に応じて半閉鎖ループ冷却へ変換することができる。
【００２０】
この配列は、冷却空気をバーナ壁の外側からバーナ壁におけるしみ出し穴を通って燃焼室の内部へ流入させることを含む。加えて、バーナ壁の外側における冷却空気の流れ方向を、逸らせエレメントによって逸らせることができる。
【００２１】
したがって、チャネルに沿って分配配置された逸らせエレメントによって、冷却空気の流れ方向は、バーナ壁の外側において、方向付けられた形式で逸らされる。その結果、燃焼室の特定の領域における効果を強めるために、しみ出し冷却を実質的に“仕立てる”ことができる。逸らせエレメントの使用は、噴射されたしみ出し冷却空気の方向の著しく改良された調節を可能にする。その結果、燃焼室内の流れ条件は最適化され、これは、反応性燃料の燃焼の安定性を考慮すると、作動信頼性に資する。
【００２２】
逸らせエレメントは、それらの領域において燃焼室のより強く集中させられたしみ出し冷却を可能にする。逸らせエレメントは、チャネルの外面に直接取り付けることができる。逸らせエレメントは、半球状の半シェルの形状であることができ、これにより、オーケストラシェルに似ている。逸らせエレメントの半円状の開口の高さおよび幅は、逸らせエレメントによって覆われるしみ出し穴の直径および間隔に関して変化させることができる。逸らせエレメントの数および位置決めは、燃焼室の設計に依存する。逸らせエレメントの向き（例えば逸らせエレメントの開口の整列）は、しみ出し穴に最大限の冷却空気流が逸らされるように選択することができる。逸らせエレメントは、対応して打抜きおよび／または型押しされたプレートの形式で個々に製造されて固定するか、またはまとめて製造することができる。逸らせエレメントをチャネルに溶接または鋳造することができる。しみ出し穴の数および直径は、逸らせエレメントの位置に適応させることもできる。
【００２３】
冷却チャネルは、燃焼器のトランジションピースの壁部に、トランジションピースの周方向で後に配置された１つまたは複数のセクションにおいて適用されている。周方向に配置されたチャネルセクションは、中間において破断されているかまたは隣接するセクションによって覆われていてもよい。トランジションピースのライナの厚さを貫通した冷却チャネルは、あらゆる適切な断面サイズまたは形状を有することができる。例えば、チャネルは、円形、楕円形、スロット状、矩形、三角形または多角形であってよい。
【００２４】
上述の付加的なしみ出し冷却を有するまたは有さない閉ループ冷却は、１つの燃焼器を使用する単純なガスタービンの燃焼タービンインタフェースに限定されるのではなく、その他の配列が可能である。
【００２５】
ガスタービンは、基本的に、少なくとも１つの圧縮機と、圧縮機の下流に接続された第１の燃焼器とを有する。第１の燃焼器の高温ガスは、少なくとも中間タービンまたは直接的または間接的に第２の燃焼器へ供給される。第２の燃焼器の高温ガスは、別のタービンまたは直接的または間接的にエネルギ回収部、例えば蒸気発生器へ供給される。
【００２６】
以下のような場合には、缶型構造も提供される。すなわち、環状の第１および／または第２の燃焼室は、各バーナに、流れ方向で、独立した缶、または隣接する燃焼領域の互いから壁隔離された分離する流れ燃焼領域を有するまたは含む。
【００２７】
少なくとも１つの燃焼器が、缶型構造を有する熱量燃焼通路の下方に延びていることも可能であり、この場合、少なくとも第２の燃焼器の燃焼の空気比（λ）は最大空気比（λmax）よりも低く維持される。したがって、第１および／または第２の燃焼器は缶型構造として設計されているのに対し、残りの燃焼器または両燃焼器を、環状燃焼室として設計することができる。
【００２８】
さらに、慣用の概念において、全ての缶型燃焼器は、同じ燃焼温度で、したがって（同様の空気分配、および漏れ状態を仮定すると）同じＣＯエミッションで作動することが意図されている。これは、一般的に、缶の間の流れの分配不良、製造公差などにより有効でなくなる。ＣＯ減少を最も有効な好ましいものとするために、これらの缶型燃焼器は停止させられ、これは、第２の燃焼器入口における最も低い温度を示す。なぜならば、これらの燃焼器は、他のバーナと比較して、より多いＣＯエミッションを生じると予測されるからである。このより進歩した構成は、さらに少ないＣＯエミッションを生じることが予測されるが、ガスタービン運転概念および燃料分配システムは、より複雑となる。
【００２９】
提案された閉ループ冷却概念は、缶型構造において（高圧タービンを有するまたは有さない）連続燃焼において作動するガスタービンの燃焼器のトランジションピースのために働くために利用することができる。連続燃焼に関して、燃焼器の組合せを以下のように配置することができる：
少なくとも１つの燃焼器は、缶構成として構成され、少なくとも１つの作動するタービンを備える。
両方とも、第１および第２の燃焼器は、連続する缶−缶構成として構成され、少なくとも１つの作動するタービンを備える。
第１燃焼器は、環状燃焼室として構成されており、第２燃焼器は、缶構成として組み込まれており、少なくとも１つの作動するタービンを備える。
第１燃焼器は缶構造として構成されており、第２燃焼器は、環状燃焼室として構成されており、少なくとも１つの作動するタービンを備える。
両方とも、第１及び第２燃焼器は、環状燃焼室として構成されており、少なくとも１つの作動するタービンを備える。
両方とも、第１及び第２燃焼器は、環状燃焼室として構成されており、中間の作動するタービンを備える。
【００３０】
ガスタービンの燃焼器用の予混合バーナが設けられている場合、これらは、好適には、欧州特許出願公開第０３２１８０９号明細書および／または欧州特許出願公開第０７０４６５７号明細書による燃焼プロセス及び対象物によって形成されるべきであり、これらの文献は本記載の一体的部分を形成している。
【００３１】
特に、前記予混合バーナは、全ての種類の液体燃料および／または気体燃料を用いて作動させることができる。すなわち、個々の缶内に様々な燃料を提供することが容易に可能である。これは、予混合バーナを、様々な燃料を用いて同時に作動させることができることも意味する。
【００３２】
第２のまたは後続の燃焼器缶は、好適には、欧州特許出願公開第０６２０３６２号明細書又は独国特許出願公開第１０３１２９７１号明細書によって提供され、これらの文献は本記載の一体的部分を形成している。
【００３３】
加えて、以下に言及される文献も本記載の一体的部分を形成している。
【００３４】
欧州特許第０３２１８０９号明細書は、接線方向の空気入口スロットと、気体燃料および液体燃料のための供給チャネルとを有する完全なボディを構成する中空の部分円錐ボディから成るバーナに関し、中空部分円錐ボディの中心軸線は、流れ方向で増大する円錐角を有し、長手方向で互いにずれて延びている。燃料ノズルであって、その燃料噴射は、部分円錐ボディの互いにずれた中心軸線の接続線の中間に配置されている燃料ノズルは、部分円錐ボディによって形成された円錐形内部におけるバーナヘッドに配置されている。
【００３５】
欧州特許第０７０４６５７号明細書は、燃焼空気流のための、実質的に欧州特許第０３２１８０９号明細書によるスワール発生器と、燃料の噴射のための手段と、前記スワール発生器の下流に提供された混合経路とから実質的に成る、発熱器のバーナ配列に関し、前記混合経路は、前記移行ダクトの下流に接合した、前記混合経路の流れの横断面内への、前記スワール発生器において形成された流れの引渡しのために、流れ方向で経路の第１の部分内に延びたトランザクションダクトを有する。
【００３６】
この後、図面に関連して典型的な実施の形態に基づいて発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】燃焼器のトランジションピースの斜視図を示す図である。
【図２】典型的なインピンジメント冷却配列を詳細な断面図として示す図であり、シーケンシャルライナの側壁と、側壁に取り付けられたインピンジメントプレートとを示している。
【図３】インピンジメント冷却セクションへの冷却空気の排出に関連したチャネルに沿った断面図を示している。
【図４】インピンジメント冷却セクションへの冷却空気の排出に関連したチャネル、および付加的に閉鎖プレートの側にキャビティを備える凹所に沿った断面図を示している。
【図５】空気冷却チャネルの蛇行に関する、燃焼器のトランジションピースの一部の概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
典型的な実施の形態の詳細な説明
図１は、ガスタービンの燃焼器のトランジションピース１００を示している。図示されたトランジションピースは、インピンジメント冷却穴２０１が設けられたインピンジメント冷却ゾーンまたはセクション２００を有する。シーケンシャルに配置されたライナ３００は、冷却チャネル構造４００を有しており、最後に、シーケンシャルライナ３００の終端は閉鎖プレート５００によって形成されている。
【００３９】
図２は、典型的なインピンジメント冷却配列を詳細な断面図として示しており、インピンジメント冷却ゾーン２００の側壁と、側壁に取り付けられたインピンジメントプレート２０２とを示している。
【００４０】
インピンジメント冷却穴２０１と呼ばれることもある多数の小さな開口が、インピンジメントプレート２０２に設けられている。これらの開口は、冷却空気、または一般的に冷却媒体２０６を側壁の表面に向かって垂直方向に方向付ける。図２は、さらに、フィルム冷却穴２０５を有する外側側壁２０４を示している。これらのフィルム冷却穴２０５を通って、チャンバ２０３内の冷却空気が、エンジンの高温ガス通路に面した側壁２０４の表面に対して鋭角で排出され、これにより、その表面においてフィルム冷却またはしみ出し冷却を達成する。インピンジメント冷却およびフィルム冷却の技術は当該技術分野において公知であるから、これ以上の説明を要しない。
【００４１】
加えて、壁部のためのバッフル冷却を含むインピンジメント冷却を配置することが可能であり、このバッフル冷却においては、第１に、ジェット方向に対して横方向での冷却媒体の流れは、ジェット効果を損なうことはない。これは、複数のバッフル管によって達成される。バッフル管は、それらの入口が平面または湾曲したキャリヤ上の領域にあるように配置されており、かつそれらの出口が、冷却される壁部を向くように方向付けられている。キャリヤは、壁部から離れて配置されている。第２に、このゾーンにおける冷却媒体の軸方向流入により、衝突の後に逸らされたバッフルジェットは、今や、バッフル管出口と、バッフル管の長さに対応する距離に配置されたキャリヤとの間の自由間隙において、妨げられることなく流れることができる。
【００４２】
図３は、図１に示したような閉鎖プレート５００とのインタフェースにおける、トランジションピース１００の壁部において適用された冷却チャネル４０１を示している。冷却チャネル構造４００（図５参照）の一部としての冷却チャネルは、トランジションピース１００の既存のシーケンシャルに配置されたライナ３００に穿孔または浸食されることができる。提案された冷却通路は、外側燃焼器空気プレナム４０４へのこれらの壁付近冷却チャネル４０１の開口４０２、およびインピンジメントチャンバ２０３内の空間への開口４０３を形成することによって実現される。蛇行形式で延びる個々の冷却チャネル４０１は、閉鎖プレート５００に穿孔されたスロットを介して接続されている。この配列により、図３および図４に示されたように燃焼室内へ直接に漏れることなく冷却媒体４０５，４０６を駆動するために、冷却チャネルにおける駆動圧力降下を生ぜしめることができる。
【００４３】
図３を参照すると、閉鎖プレート５００の側において、冷却チャネル４０１は、環状空間４０７にアクティブに接続されている互いの間で冷却媒体４０５を再分配する。
【００４４】
図４を参照すると、閉鎖プレート５００の側において、冷却チャネル４０１は、凹所４０８として形成された環状空間にアクティブに接続されている互いの間で冷却媒体４０５を再分配する。凹所は、閉鎖プレート５００の周方向で、少なくとも１つのキャビティ４０９を有する。
【００４５】
図４に示した前記キャビティ４０９は少なくとも１つの開口４１０を有し、この開口４１０を通じて凹所の内部の検査が可能である。開口４１０は、冷却媒体４０５に含有されたダストまたは汚れ粒子のためのダスト排出開口を同時に形成するように寸法決めされている。“ダスト排出開口”とは、構成部材の壁部における開口であって、この開口によって、冷却媒体に同伴された粒子が、それらの慣性によって構成部材の内部から放出される開口であるとここでは理解される。したがって、ダスト排出開口は、必然的に、冷却媒体を案内する環状空間から逸れた場所に、または対応する逸れた場所においてこの環状空間から分岐したダストキャビティの端部に、配置されなければならない。このようなダスト排出開口は、先行する冷却チャネル通路の閉塞を防止するために流れ機械の構成部材において既に使用されている。冷却空気とともに進入する粒子は、冷却力により、直接的に直線において半径方向にこのキャビティおよびこのダスト排出開口または穴へ搬送されるのに対し、ほとんど汚れのない空気は問題なく他の蛇行したチャネルに進入することができる。ダスト粒子はこれによりキャビティからこのダスト排出開口またはこのダスト穴を通じて搬出され、これにより、冷却空気ボア自体は、ダスト粒子によって閉塞され得ない。ダスト穴は、ダスト排出開口の機能を満たすことができる、またはダスト排出開口は、適切な寸法決め、特に拡大により、検査アクセス開口として機能することができる。ダスト排出開口はここでは寸法および位置の両方に関して、ダストが好適には排出され、かつ開口を通じてボアスコープを導入することができるための十分な直径を有する開口が形成されるようにも設計されている。機械の組み込まれた状態においてさえもこれらの配列を検査することができるように、検査ツールがガスタービンの高温ガス通路に導入される場合に、これらの検査およびダスト排出開口は機械軸線に対してほぼ平行に配置される。検査ツールが半径方向で機械に導入される場合には、配列先端部における位置がより好ましく、この位置において、検査およびダスト排出開口は機械軸線の半径方向に延びている。１つの同じ開口におけるダスト排出機能および検査機能の本発明による組合せにより、冷却媒体の望ましくない損失につながる恐れがあり、ひいては効率の損失をもたらす不要な開口が回避される。
【００４６】
この設備の利点は、特に、今や、可能な限り少ない量の冷却媒体を用いる、低い圧力降下での強力な冷却が達成されるということに見られる。これは、ひいては、拡大されたフィルム領域を有する従来のバッフルフィルム配列を実現する可能性を提供する。次いで、フィルム穴の列は、回流構成部材の場合、より低い外部圧力を有する位置に配置することができる。
【００４７】
さらに、冷却媒体が閉鎖された回路を循環する場合、より高い冷却圧力をもたらすことができ、その結果、熱伝達係数を高めることができる。これは、特に、冷却媒体として蒸気が使用される場合であり、これは、組み合わされた設備において可能となる。これの利点は、冷却媒体のより高い圧力が、圧縮機の代わりに供給ポンプにおいてエネルギの観点から有利に発生されるということである。
【００４８】
図２に示された冷却チャネルにおける冷却空気流の方向に基づいてしみ出し冷却を導入することによって、上述の閉ループ冷却を必要に応じて半閉鎖ループ冷却へ変換することができる。
【００４９】
図５は、冷却チャネル４０１の構造を示している。冷却媒体４０５，４０６は、閉鎖された回路を循環する。トランジションピースのシーケンシャルに配置されたライナ３００の厚さを貫通した冷却チャネルは、あらゆる適切な断面サイズまたは形状を有することができる。例えば、冷却チャネルは、円形、楕円形、スロット状、矩形、三角形または多角形であってよい。冷却チャネルは、燃焼器のトランジションピースの壁部に、トランジションピースの周方向で後に配置された１つまたは複数のセクションにおいて適用されている。周方向に配置されたチャネルセクションは、中間で破断されているかまたは隣接するセクションによって覆われていてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００  トランジションピース
２００  インピンジメント冷却ゾーン
３００  連続して配置されたライナ
４００  冷却チャネル構造
５００  サイドフレーム、閉鎖プレート
２０１  冷却穴
２０２  インピンジメントプレート
２０３  チャンバ
２０４  側壁
２０５  冷却穴
２０６  冷却媒体、冷却空気
４０１  冷却チャネル
４０２  開口
４０３  開口
４０４  空気プレナム
４０５  冷却媒体
３０６  冷却媒体
４０７  環状空間
４０８  凹所
４０９  キャビティ
４１０  ダスト排出開口
【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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【外国語明細書】
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