(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１１）、燃焼器（１２）、及びタービン（１３）を有するガスタービンエンジン（１０）であって、
前記燃焼器が、
軸方向に積層された第１及び第２の内部チャンバ（３１，２３）を定め、該第１の内部チャンバ（３１）が端部カバー（３５）から燃料ノズル（２１）まで軸方向に延び、前記第２の内部チャンバ（２３）が前記燃料ノズルから前記タービンの入口まで軸方向に延びている、半径方向内壁（３１）と、
流れ調整セクション（５０）を含む流れアニュラス（２８）を前記半径方向内壁との間に形成するように前記半径方向内壁の周りに形成される半径方向外壁（２９）と、
を備え、前記流れ調整セクションが、
前記流れ調整セクションの上流側端部にて形成される入口から、下流側端部にて形成される出口まで流れを配向するために貫通して定められた調整通路（５２）と、
前記半径方向内壁を前記半径方向外壁に堅固に取り付ける構造体と、
を含み、
前記流れ調整セクションは、有孔プレートを形成するよう構成された狭い軸方向厚さを含み、前記調整通路が貫通して形成された小孔を含み、
前記流れアニュラスの周りに円周方向に離間して配置された複数のベーン（３３）を更に備え、前記ベーンの各々が前記半径方向内壁及び前記半径方向外壁にて形成される接続部間に延びており、前記有孔プレートが、前記複数のベーンの直ぐ下流側に軸方向に配置される、ガスタービンエンジン。
【請求項２】
圧縮機（１１）、燃焼器（１２）、及びタービン（１３）を有するガスタービンエンジン（１０）であって、
前記燃焼器が、
軸方向に積層された第１及び第２の内部チャンバ（３１，２３）を定め、該第１の内部チャンバ（３１）が端部カバー（３５）から燃料ノズル（２１）まで軸方向に延び、前記第２の内部チャンバ（２３）が前記燃料ノズルから前記タービンの入口まで軸方向に延びている、半径方向内壁（３１）と、
流れ調整セクション（５０）を含む流れアニュラス（２８）を前記半径方向内壁との間に形成するように前記半径方向内壁の周りに形成される半径方向外壁（２９）と、
を備え、前記流れ調整セクションが、
前記流れ調整セクションの上流側端部にて形成される入口から、下流側端部にて形成される出口まで流れを配向するために貫通して定められた調整通路（５２）と、
前記半径方向内壁を前記半径方向外壁に堅固に取り付ける構造体と、
を含み、
前記流れ調整セクションは、有孔プレートを形成するよう構成された狭い軸方向厚さを含み、前記調整通路が貫通して形成された小孔を含み、
前記流れアニュラスの周りに円周方向に離間して配置された複数のベーン（３３）を更に備え、前記ベーンの各々が前記半径方向内壁及び前記半径方向外壁にて形成される接続部間に延びており、前記有孔プレートが、前記複数のベーンの軸方向範囲と交差するように軸方向に配置され、前記複数のベーン及び前記有孔プレートが、一体形成された構成要素を含む、ガスタービンエンジン。
【請求項３】
前記流れ調整セクションの構造体が、前記半径方向内壁及び前記半径方向外壁に対して一体的に形成された構成要素を含む、請求項１または２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
前記調整通路の各々が、円筒形状と、前記第１の内部チャンバの中心軸線に平行な向きとを含み、前記流れ調整セクションの上流側端部が前記流れアニュラスにほぼ垂直な平面を含み、前記流れ調整セクションの下流側端部が前記流れアニュラスにほぼ垂直な平面を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
前記流れ調整セクションの構造体が、前記調整通路の各々を他の前記調整通路の各々から分離する分離構造を含み、前記流れ調整セクションが、１００〜２００の前記調整通路を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
前記調整通路は、内側半径方向の列が外側半径方向の列の内寄りに位置する円周方向に配列された列を含むように位置付けられる、請求項１乃至５のいずれかに記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記内側半径方向列の調整通路が、前記外側半径方向列の調整通路に対して角度方向オフセットを含む、請求項６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記角度方向オフセットが、前記内側半径方向列及び前記外側半径方向列の調整通路の角度方向配置が交互する交互配列を含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記調整通路の内側半径方向列及び外側半径方向列の角度方向オフセット及び交互配列が、前記流れ調整セクションの構造体の断面を通るウェブパターンを形成するように構成され、前記内側半径方向列及び外側半径方向列の各々が、５０〜１００の調整通路を含む、請求項８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記第１の内部チャンバの周りに形成された半径方向内壁がキャップ組立体（３１）を含み、前記第２の内部チャンバの周りに形成された半径方向内壁がライナ（２４）を含み、前記キャップ組立体の周りに形成された半径方向外壁がケーシング（２９）を含み、前記ライナの周りに形成された半径方向外壁が流れスリーブ（２５）を含み、該流れスリーブは、前記半径方向外壁の外部の領域が前記流れアニュラスと流体連通する複数のインピンジメントスリーブ（２７）を含む、請求項１乃至９のいずれかに記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記燃焼器が缶型燃焼器を含み、前記半径方向内壁及び前記半径方向外壁が、ほぼ同心状の円筒構成を含み、前記ケーシング、前記キャップ組立体及び前記流れ調整セクションが、一体形成された構成要素を含む、請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
前記流れ調整セクションが、前記キャップ組立体の後方部分の軸方向位置に対応するように前記流れアニュラスにおいて軸方向に位置付けられ、前記キャップ組立体及び前記流れ調整セクションが一体形成された構成要素を含む、請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
前記流れ調整セクションが、前記半径方向外壁に形成された入口と前記半径方向内壁に形成された出口との間に延びる冷却材通路を含む、請求項１乃至１２のいずれかに記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
前記流れ調整セクションが、該流れ調整セクションの周りに円周方向に離間して配置された１０〜２０の冷却材通路を含み、前記流れ調整セクションの構造は、前記冷却材通路の各々を前記調整通路の各々から分離するように構成される、請求項１３に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
前記冷却材通路の入口の各々は、圧縮機からの吐出物が作動中に供給される前記燃焼器の外部の領域と流体連通した供給装置に接続され、前記冷却材通路の出口の各々が、燃焼器構成要素を冷却するよう構成された半径方向内壁を通って形成される通路に接続される、請求項１３に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１６】
前記調整通路は、内側半径方向列が外側半径方向列の内寄りに位置する円周方向に配列された列を含むように位置付けられ、前記内側半径方向列の調整通路が、前記外側半径方向列の調整通路に対する角度方向オフセットを含み、前記冷却材通路の各々の入口及び出口が、前記調整通路の内側半径方向列と前記外側半径方向列との間の円周方向オフセットに対応する傾斜構成を含む、請求項１５に記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体的に、燃焼又はガスタービンエンジン（以下「ガスタービン」）における燃焼システムに関する。より具体的には、限定ではないが、本出願は、多くのタイプのガスタービン燃焼器に共通した流れアニュラス（環状空間領域部）内で用いるための構造、冷却及び空気流調整装置を記載している。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの効率は、新しい技術によりエンジンサイズが増大し作動温度をより高くすることができたことで、過去数十年にわたって大幅に向上した。これらの高い作動温度を可能にした１つの技術的基盤は、高温ガス経路内の構成要素を冷却する新しい革新的な熱伝達技術が導入されたことであった。加えて、新規の材料が燃焼器内の高温性能の向上を可能にした。
【０００３】
しかしながら、この期間の間、エンジン作動中に特定の汚染物質が放出されるレベルを制限する新しい基準が制定された。具体的には、ＮＯｘ、ＣＯ、及びＵＨＣのエミッションは全てエンジンの作動温度の影響を受け易く、これらのエミッションレベルが厳重に規制されている。このうち、ＮＯｘのエミッションレベルは、エンジン燃焼温度が高くなる程エミッションレベルが特に増大し易く、従って、更なる温度上昇に関して大きく制限される。作動温度の上昇はエンジン効率の向上と一致するので、上記のことはエンジン効率の向上の妨げとなる。つまり、燃焼器の作動は、ある点においてガスタービンの効率に関して制限される。
【０００４】
エミッションレベルは、燃焼のために圧縮空気と燃料が一緒にされる方式に影響されることは理解されるであろう。より具体的には、エミッションレベルは、圧縮空気の流れが燃焼のために燃料に導入されるときに均一な特性を有するように、圧縮空気の流れを調整することによって低減することができる。均一ではない圧縮空気の流れは、不均等な燃焼をもたらし、通常は、望ましくないエミッションレベルを増大させる。加えて、燃焼器内の構成要素、詳細にはキャップ組立体（以下で検討するような）は、作動中に過酷な機械的及び熱的負荷に曝される。その結果、重要な設計考慮事項として、必要な耐久性を提供しながらコスト効果のある構造を見つけ出すことが依然としてある。このことは、キャップ組立体が燃焼器のヘッド端部の端部カバーから片持ち式に延びていることに起因して、キャップ組立体の後端に向かう領域について特に当てはまる。更に、この領域内では、燃焼ゾーンの過酷な熱負荷に近接していることに起因して、特定の構成要素に圧縮空気の流れを冷却材として送給する必要性がある。その結果、燃料と混合して燃焼する前に圧縮空気の流れを調整できると共に、頑丈で強化された構造を提供する効率的な低コストの燃焼器装置及びシステムに対する必要性が継続的にある。このような設計の有用性は、燃焼ゾーンの近くに配置された燃焼器構成要素に冷却材を送給する効率的な方法も提供することで更に向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，５２３，６１４号明細書
【発明の概要】
【０００６】
従って、本出願は、軸方向に積層された第１及び第２の内部チャンバを定め、該第１の内部チャンバが端部カバーから燃料ノズルまで軸方向に延び、第２の内部チャンバが燃料ノズルからタービンの入口まで軸方向に延びている半径方向内壁と、流れアニュラスを半径方向内壁との間に形成するように半径方向内壁の周りに形成される半径方向外壁と、を含む燃焼器を有するガスタービンエンジンを記載している。流れアニュラスは、流れ調整セクションを含み、該流れ調整セクションが、流れ調整セクションの上流側端部にて形成される入口から、下流側端部にて形成される出口まで流れを配向するために貫通して定められた調整通路と、半径方向内壁を半径方向外壁に堅固に取り付ける構造体と、を有する。
【０００７】
本開示のこれらの及びその他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付図面と関連させてなした本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から一層容易に理解されるようになるであろう。
【０００８】
本発明は、添付図面を参照しながら例示的な実施形態の以下の詳細な説明を深く検討することによってより完全に理解され認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本出願の特定の実施形態が用いることができる例示的なガスタービンの概略断面図。
【図２】本出願の特定の実施形態が用いることができる燃焼器の軸方向断面図。
【図３】本出願の特定の実施形態が用いることができる燃焼器の前方半部分の軸方向断面図。
【図４】本発明の実施形態による、燃焼器のキャップ組立体の斜視図。
【図５】図４のキャップ組立体の斜視断面図。
【図６】図４のキャップ組立体の斜視断面図。
【図７】図４のキャップ組立体の平面図。
【図８】本発明の別の例示的な実施形態による、流れアニュラス内の代替の調整セクションの側面図。
【図９】図８の線９−９に沿った断面図。
【図１０】本発明の別の例示的な実施形態による、流れアニュラス内の代替の調整セクションの側面図。
【図１１】図１０の線１１−１１に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下において、本発明を記述するために特定の用語が選択されている。可能な限り、これらの用語は、技術分野において一般的な専門用語に基づいて選ばれている。更に、このような用語は様々な解釈を生じることが多いことは理解されるであろう。例えば、単一の構成要素として本明細書で参照されるものが、他の箇所では複数の構成要素からなるものとして参照される場合があり、又は、複数の構成要素として本明細書で参照されるものが、他の箇所では単一の構成要素として本明細書で参照され場合がある。本発明の範囲を把握する際に、使用される特定の専門用語にのみ留意するのではなく、本明細書及び関連状況に加えて、用語が複数の図に関係する様態並びに当然ながら添付の請求項における専門用語の厳密な使用を含む、参照され記載されている構成要素の構造、構成、機能、及び／又は使用に対しても留意すべきである。
【００１１】
幾つかの記述用語は、タービンエンジン内の構成部品及びシステムを記述するのに高頻度で使用されるので、これらの用語をこのセクションの始めに定義することが有用であることは理解される。従って、これらの用語及びその定義は、別途規定のない限り、以下の通りとする。用語「前方」及び「後方」は、特に別途指定のない限り、ガスタービンの向きを基準とした方向を指す。すなわち、「前方」とは、エンジンの前方又は圧縮機側を指し、「後方」とは、エンジンの後方又はタービン側を指す。これらの用語の各々は、エンジン内の移動又は相対位置を指すのに用いることができることは理解されるであろう。「下流側」及び「上流側」という用語は、通過する流れの全体的方向を基準とした特定の導管内の位置を指すのに用いられる。（これらの用語は、当業者には明らかな通常の作動中に予想される流れに対する方向を基準としていることは理解されるであろう。）「下流側」という用語は、流体が特定の導管内を流れる方向を指すのに対し、「上流側」は、反対の方向を指す。
【００１２】
従って、例えば、圧縮機を通った後に燃焼器内及びこれを越えて燃焼ガスになる空気からなる、タービンエンジンを通過する作動流体の１次流れは、圧縮機の上流側の上流位置から始まり、タービンの下流側の下流位置で終端するものとして記述することができる。以下で詳細に説明される一般的なタイプの燃焼器内の流れ方向の記述に関して、圧縮機吐出空気は通常、燃焼器の後方端部（燃焼器の長手軸線、及び前方／後方の違いを定義する前述の圧縮機／タービン位置を基準として）に向かって集中するインピンジメントポートを通って燃焼器に流入することは理解されるであろう。燃焼器に入ると、圧縮空気は、燃焼器の前方端部に向かって内部チャンバの周りに形成される流れアニュラス（環状空間）を介して案内され、この燃焼器の前方端部で空気流が内部チャンバに流入し、次いで流れ方向を反転させて、燃焼器の後方端部に向かって移動する。冷却通路を通る冷却材の流れは、同様にして処理することができる。
【００１３】
中心共通軸線の周りの圧縮機及びタービンの構成並びに多くの燃焼器のタイプに共通する円筒構成を前提とすると、軸線を基準とした位置を記述する用語が使用されることになる。この点に関連して、「半径方向」という用語は、軸線に垂直な移動又は位置を指すことは理解されるであろう。これに関連して、中心軸線からの相対距離を記述することが必要となる場合がある。この場合、第１の構成要素が第２の構成要素よりも中心軸線に近接して位置する場合には、第１の構成要素は、第２の構成要素の「半径方向内向き」又は「内寄り」にあるとして記述されることになる。他方、第１の構成要素が第２の構成要素よりも中心軸線から離れて位置する場合には、第１の構成要素は、第２の構成要素の「半径方向外向き）」又は「外寄り」にあるとして記述されることになる。加えて、「軸方向」という用語は、軸線に平行な移動又は位置を指すことは理解されるであろう。最後に、「円周方向」という用語は、軸線回りの移動又は位置を指す。上述のように、これらの用語は、エンジンの圧縮機及びタービンセクションを延在する共通中心軸線を基準として適用することができるが、これらの用語は、エンジンの他の構成要素又はサブシステムを基準として使用してもよい。例えば、多くの機械に共通した円筒形状の燃焼器の場合、これらの用語に相対的な意味を与える軸線は、断面形状の中心を通って延びる長手中心軸線であり、この断面形状は、最初は円筒形であるが、タービンに近付くにつれてより環状の輪郭に移行する。
【００１４】
以下の説明は、従来技術と本発明の両方の実施例を提供し、本発明の場合、複数の例示的な実施構成及び例示的な実施形態を提供する。しかしながら、以下の実施例は、本発明の全ての実施可能な適用に関して網羅することを意図したものではないことは理解されるであろう。更に、以下の実施例は、タービンエンジンの特定のタイプに関連して示されているが、本発明の技術はまた、関連する技術分野の当業者が理解するように、他のタイプのタービンエンジンにも適用することができる。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態を用いることができる公知のガスタービンエンジン１０の断面図である。図示のように、ガスタービンエンジン１０は、一般に、圧縮機１１と、１又はそれ以上の燃焼器１２と、タービン１３と、を含む。流路は、ガスタービンエンジン１０を通過するように定められることは理解されるであろう。通常動作時には、空気は、吸気セクションを介してガスタービンエンジン１０に流入し、次いで、圧縮機１１に送給することができる。圧縮機１１内の複数の軸線方向に積層された多段の回転ブレードは、空気流を圧縮して、圧縮空気供給流が生成されるようになる。次に、圧縮空気は、燃焼器１２に流入してノズルを通って配向され、この内部で燃料供給流と混合して空気−燃料混合気を生成する。空気−燃料混合気が燃焼器の燃焼ゾーン部分内で燃焼して、高温ガスの高エネルギー流体が生成される。次に、この高温ガスのエネルギー流は、タービン１３を介して膨張し、該タービン１３により高温ガスからエネルギーが取り出される。
【００１６】
図２及び３は、本発明の実施形態を用いることができる例示的な燃焼器１２を示す。燃焼器１２の前方端部は、燃料ノズル２１に必要な燃料を供給する種々のマニホルド及び装置を全体的に提供するヘッド端部２２を含む。ヘッド端部２２は、燃焼器１２の内部チャンバの前方境界を定める端部カバー３５を含むことができる。内部チャンバは、キャップ組立体３１内に位置付けられたチャンバと、ライナ２４により定められる燃焼ゾーン２３と、移行部品２６により定められる燃焼ゾーンの下流側の延長部分である移行ゾーンとを含むことができる。図示のように、複数の燃料管路が端部カバー３５を通って燃料ノズル２１に延びることができ、該燃料ノズルは、キャップ組立体３１の後方端部に位置付けられる。燃焼器１２の前方部分は、燃焼器ケーシング２９内に密閉することができる。
【００１７】
理解されるように、燃料ノズル２１は、燃焼器１２内の主燃料送給及び噴射ポイントに相当する。キャップ組立体３１は全体的に、円筒形状であり、ヘッド端部２２の直ぐ後方で且つ燃焼器１２に対する前方端部に向けて位置付けられることは理解されるであろう。キャップ組立体３１は、燃焼器ケーシング２９によって囲むことができる。キャップ組立体３１及びケーシング２９は各々、円筒構成を有し、同心状に配列することができることは理解されるであろう。この配列において、キャップ組立体３１は半径方向内壁として記述され、キャップ組立体３１の周りに位置付けられるケーシング２９は、半径方向外壁として記述することができる。このようにして、燃焼器ケーシング２９及びキャップ組立体３１は、これらの間にアニュラスを形成し、該アニュラスは、本明細書では燃焼器ケーシングアニュラス、より一般的には流れアニュラス２８と呼ばれる。キャップ組立体３１はまた、流れアニュラス２８とキャップ組立体３１の内部との間の流体連通を可能にする１又はそれ以上の入口３８を含むことができる。
【００１８】
燃料ノズル２１は、噴射装置の平面アレイを含むことができる。図示のように、燃料ノズル２１は通常、キャップ組立体３１の後方端部に位置付けられる。燃焼ゾーン２３は、燃料ノズル２１の直ぐ後方に生じ、取り囲むライナ２４により定められることは理解されるであろう。作動時には、燃焼器は、燃料ノズル２１が燃焼において、ヘッド端部２２を通じて延びる導管を介して供給される燃料と、流れアニュラス２８を介して供給される空気とを集合させるように構成される。燃料は、例えば、天然ガスとすることができる。圧縮空気は、図２において複数の矢印で示されるように、外部に沿って形成されたポートを介して燃焼器１２に流入することができる。
【００１９】
上述のように、燃焼ゾーン２３は、取り囲むライナ２４により定められる。ライナ２４の周りには、流れスリーブ２５が位置付けられる。流れスリーブ２５及びライナ２４はまた、同心状の円筒構成で配列され、これによりキャップ組立体３１と燃焼器ケーシング２９との間に形成される流れアニュラス２８の維持を可能にすることができる。移行部品２６は、ライナ２４に接続され、燃焼生成物の流れを後方のタービン１３への入力に移行させることができる。移行部品２６は一般に、ライナ２４の円形断面からの流れをタービン１３への入力に必要な環状断面に移行させることは理解されるであろう。インピンジメントスリーブ２７は、移行部品２６を囲み、流れアニュラス２８が更に後方に延びるようにすることができる。移行部品２６の下流側端部において、後方フレーム２９は、燃焼生成物の流れをタービン１３の翼形部に向けて配向する。
【００２０】
流れスリーブ２５及びインピンジメントスリーブ２７は、通常、貫通して形成されるインピンジメントアパーチャ又はポート３７を有し、衝突した圧縮空気の流れが流れアニュラス２８に流入できるようにする。この衝突流は、ライナ２４及び移行部品２６の外面を対流冷却する役割を果たす。次いで、圧縮空気は、流れアニュラス２８を介して燃焼器１２の前方端部に向けて配向される。次に、キャップ組立体３１の入口３８を介して、圧縮空気は、キャップ組立体３１の内部に配向され、端部カバー３５を介して燃料ノズル２１に向けて再配向される。移行部品２６／インピンジメントスリーブ２７、ライナ２４／流れスリーブ２５、及びキャップ組立体３１／燃焼器ケーシング２９の各ペアは、燃焼器１２のほぼ全長にわたって流れアニュラス２８を延びることは理解されるであろう。本明細書で使用される用語「流れアニュラス」は、一般に、このアニュラス全体又はその一部を指すのに使用することができる。キャップ組立体３１に流入すると、圧縮空気の流れは、燃料ノズル２１に送給されるように約１８０度再配向される。本明細書で使用される場合、キャップ組立体３１及びライナ２４により定められる燃焼室２３は、それぞれ、軸方向に積層された第１の内部チャンバ及び第２の内部チャンバと呼ぶことができる。加えて、上述のように、流れアニュラス２８を形成する同心状に配列された円筒壁は、本明細書では「半径方向内壁」及び「半径方向外壁」と呼ぶことができる。この配列は、多くの場合、缶型燃焼器と呼ばれることは理解されるであろう。図３に示すように、複数のベーン３３を流れアニュラス２８内に設けることができる。ベーン３３は、様々な形状をとることができる。通常、ベーン３３は、翼形又は少なくとも薄い断面を有し、各ベーンが、半径方向内壁で形成される接続部と半径方向外壁で形成される接続部との間に延びることができる。このようにして、ベーン３３は、キャップ組立体３１に構造的支持を提供する。ベーン３３は、キャップ組立体３１の外周の周りに円周方向に離間して配置することができる。
【００２１】
図４〜図７は、本発明の好ましい実施形態によるキャップ組立体３１及び燃焼器の周囲の構成要素の異なる斜視図を提供する。本発明によれば、流れアニュラス２８の内部に流れ調整セクション５０を含めることができる。特定の好ましい実施形態によれば、流れ調整セクション５０は、流れアニュラス２８の幅広の軸方向断面にわたって定められる複数の調整通路５２を含むことができる。図４〜７の例示の実施形態において、流れ調整セクション５０は、調整通路５２が流れ調整セクション５０の上流側に形成された入口と下流側に形成された出口との間に延びた細長い管体となるように比較的幅広の軸方向厚さを有して図示されている。他の形状も実施可能であるが、調整通路５２は、円筒形状を有することができる。調整通路５２は、互いに平行で、且つ燃焼器の中心軸線に平行とすることができる。図示のように、流れ調整セクション５０の上流側は、流れアニュラス２８を通る流れ方向にほぼ垂直に配列された平面を含むことができる。調整通路５２の入口は、上流側を通じて形成することができる。流れ調整セクション５０の下流側端部はまた、流れアニュラスを通る流れ方向にほぼ垂直な平面を含むことができる。調整通路５２の出口は、この下流側を通じて形成することができる。流れ調整セクション５０内に含まれる調整通路５２の数は、用途に応じて変わることができる。例示的な実施形態において、調整通路５２の数は１００〜２００の間とすることができる。
【００２２】
調整通路５２は、円周方向に配列された列が形成されるように流れ調整セクション５０内に構成することができる。図示のように、列は、内側半径方向列と外側半径方向列とを含むことができ、内側半径方向列が燃焼器の中心軸線により近接して位置する。同様に図示するように、内側半径方向列及び外側半径方向列の調整通路５２は、角度方向オフセットを含むように構成することができる。図７により明確に示されるように、角度方向オフセットは、内側半径方向列の調整通路５２のうちの１つの調整通路の角度方向配置が、外側半径方向列の調整通路５２のうちの１つの調整通路の角度方向配置と交互する交互配列を含むことができる。内側半径方向列及び外側半径方向列を半径方向列状に形成するように調整通路５２が位置付けられる場合、各列は、５０〜１００の調整通路５２を含むことができるが、他の構成も実施可能である。
【００２３】
本発明によれば、流れ調整セクション５０は、間に延びる壁を堅固に接続する内部構造を含む。より具体的には、同心状に形成された半径方向内壁及び外壁を有する燃焼器において、流れ調整セクション５０は、流れアニュラス２８を通って移動している圧縮空気の流れを調整すると共に、接続された壁間の構造的支持を強化することができる。加えて、この構造は、調整通路５２の各々が個別の通路であるように構成することができ、ここで個別の通路とは、本明細書で使用される場合、各調整通路５２が他の調整通路５２の何れとも流体連通しておらず、すなわち、流れ調整セクション５０の構造によって他の調整通路５２から分離されていることを意味する。すなわち、特定の実施形態によれば、流れ調整セクション５０の内部構造は、流れ調整セクション５０の上流側面から下流側面に延びる連続しているが分離されている通路を定めるように構成される。特定の好ましい実施形態によれば、調整通路の内側及び外側半径方向列に関して上述した円周方向オフセット及び交互配列は、流れ調整セクション５０の構造内に断面ウェブパターンを生成するように構成することができる。このタイプの構造構成は、堅牢で耐久性のある構造を提供すると共に、調整通路５２の大きな断面積の割り当てを可能にすることができるものであることは理解されるであろう。このことは、領域内の機械的及び熱的負荷が与えられた際の構造的完全性に優れていると同時に、調整通路５２の流れ面積が、高レベルの空気流が燃焼器を通過するのに十分に大きいことに起因して、重要な考慮事項である。流れ調整セクション５０は、例えばキャップ組立体３１とすることができる半径方向内壁と、例えば燃焼器ケーシング２９とすることができる半径方向外壁の両方に堅固に取り付けることができる。以下で更に検討するように、特定の好ましい実施形態によれば、流れ調整セクション５０は、半径方向外壁、半径方向内壁、又は半径方向外壁と半径方向内壁の両方に対する一体部品として形成することができる。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、図６に最も明確に示されるように、流れ調整セクション５０は、半径方向外壁及び半径方向内壁をもたらす接続間に半径方向又はほぼ半径方向に延びる冷却材通路５４を含むことができる。より具体的には、冷却材通路５４の各々は、半径方向外壁に形成された入口と半径方向内壁に形成された出口との間に延びることができ、入口は、供給装置に接続され、出口は、接続されるキャップ組立体内の通路に供給冷却材を提供する。冷却材通路５４の数は、用途に応じて変わることができる。特定の好ましい実施形態において、流れ調整セクション５０は、流れ調整セクション５０の周りに円周方向に離間して配置された１０〜２０の冷却材通路を含むことができる。流れ調整セクション５０の内部構造は、冷却材通路５４の各々を調整通路５２の各々から分離するように構成することができる。冷却材通路５４の入口は、燃焼器の外部の領域と流体連通した供給装置に接続することができる。燃焼器の外部の領域は、作動中に圧縮機からの吐出物が供給される領域とすることができる。冷却材通路５４の出口の各々は、半径方向内壁内に形成された通路に接続することができ、当該通路は、キャップ組立体３１の一部又は他の何れかの燃焼器構成要素に冷却を提供するよう構成することができる。図６に示されるように、冷却材通路５４は、燃焼器の半径方向に対して傾斜することができる。好ましい実施形態によれば、この傾斜構成は、図６に示すように、調整通路５２の内側半径方向列と外側半径方向列との間の円周方向オフセットに対応することができる。
【００２５】
他の実施形態において、図８〜１１に示すように、流れ調整セクション５０は、狭い軸方向厚さを有することができる。この場合、流れ調整セクション５０は、有孔プレートとして構成することができる。この実施例において、小孔が調整通路５２を形成することは理解されるであろう。上述のように、燃焼器は、流れアニュラス２８内に複数のベーン３３を含むことができる。図８及び９に示すように、本発明の実施形態によれば、流れ調整セクション５０は、流れアニュラス２８の周りに延びるときにベーン３３と交差することができる。流れ調整セクション５０は、ベーン３３と一体的に形成することができ、或いは、他の実施形態では、流れ調整セクション５０は、製造又は改造プロセス中にベーン３３に後で取り付けられる別製造の構成要素とすることができる。代替の実施形態において、図１０及び１１に示すように、狭い流れ調整セクション５０はまた、ベーン３３の直ぐ上流側に位置付けることができる。別の実施形態によれば、狭い流れ調整セクション５０はまた、ベーン３３の直ぐ下流側に位置付けてもよいことは理解されるであろう。図９及び１１に示されるように、このような場合、冷却通路５４は、ベーン３３のうちの１又はそれ以上内に含めることができる。
【００２６】
流れアニュラス２８内の流れ調整セクション５０の軸方向位置は、様々な用途に応じて変わることができる。特定の好ましい実施形態によれば、流れ調整セクション５０は、キャップ組立体３１の後方部分の軸方向位置に対応するように流れアニュラス２８において軸方向に位置付けられる。或いは、流れ調整セクション５０の位置決めは、軸方向のある範囲内に定めることができる。好ましくは、流れ調整セクション５０が配置される軸方向範囲は、端部カバーによって第１の端部にて、及びキャップ組立体３１の後方及び／又は終端点と一致する軸方向位置により第２の端部にて定められる。作動時には、流れ調整セクション５０は、不均等な特性又は分配を調整し、これによりキャップ組立体３１に入る前に流れをより均一にするように、燃焼器の流れアニュラス２８内に位置付けることができる。キャップ組立体３１は、特定の実施形態に従ってスウォズル又はマイクロミキサ管として構成される燃料ノズル又は噴射装置を含むことができる。流れ調整セクション５０は、このようにして位置付けられて、下流側の燃料ノズルに供給される流れアニュラスの圧力低下をもたらし、空気プロファイルがより均一になることは理解されるであろう。従来技術の設計によれば、このような均一性は、インピンジメントスリーブを通じた選択的冷却、及び通常は内部に位置付けられるベーンなどによるアニュラスの閉塞、並びに他の要因により損なわれることが多い。流れ調整セクション５０は更に、流れアニュラス２８と協働して、キャップ組立体３１と取り囲む壁（例えば、燃焼器ケーシング２９）との間に堅牢で効率的な構造的支持を提供する。流れ調整セクション５０を通過すると、調整供給圧縮空気は、ヘッド端部の端部カバーに向かって進み、ここでキャップ組立体３１の後方端部に位置付けられた燃料ノズルに向けて再配向される。このようにして、及び上記で更に説明されるように、流れ調整セクション５０は、燃料に導入されて共に燃焼する直前に供給圧縮空気を調整する効率的でコスト効果があり、堅牢な設計を提供し、これはＮＯｘなどのエミッションレベルによい影響を及ぼすことができる。
【００２７】
当業者であれば理解されるように、幾つかの例示的な実施形態に関して上述された多くの様々な特徴及び構成は、本発明の他の実施可能な実施形態を形成するよう更に選択的に適用することができる。簡潔にするため、及び当業者の能力を考慮して、各々の可能な繰り返しは本明細書で詳細には述べていないが、添付の複数の請求項によって包含される全ての組み合わせ及び可能な実施形態は、本出願の一部をなすものとする。加えて、本発明の複数の例示的な実施形態の上記の説明から、当業者であれば改善、変更、及び修正が理解されるであろう。当該技術分野の範囲内にあるこのような改善、変更、及び修正はまた、添付の請求項によって保護されるものとする。更に、上記のことは、本出願の好ましい実施形態にのみに関連しているが、添付の請求項及びその均等物によって定められる本出願の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる点を理解されたい。
【符号の説明】
【００２８】
１２  燃焼器
２８  流れアニュラス
２９  燃焼器ケーシング
３１  キャップ組立体
５０  流れ調整セクション
５２  調整通路
【図１】
0006650694.tif 000002
【図２】
0006650694.tif 000003
【図３】
0006650694.tif 000004
【図４】
0006650694.tif 000005
【図５】
0006650694.tif 000006
【図６】
0006650694.tif 000007
【図７】
0006650694.tif 000008
【図８】
0006650694.tif 000009
【図９】
0006650694.tif 000010
【図１０】
0006650694.tif 000011
【図１１】
0006650694.tif 000012