(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器用の熱シールドであって、
第１および第２の側縁と、内縁と、外縁と、背面と、その反対側の前面と、を有する本体であって、前記本体における開口部が前記前面および背面を通して連通する、本体と、
前記背面から前記前面まで延在する複数の噴散孔であって、前記背面から前記前面への前記冷却気流の放出を提供する、複数の噴散孔と、
冷却気流を指向させて案内するように、前記背面上に配置された複数のレールと、
を備え、
前記複数のレールは、
前記第１の側縁に配置された第１のサイドレールと、
前記第２の側縁に配置された第２のサイドレールと、
前記開口部の周囲に配置された円形レールと、
前記円形レールの両側から延在する第１および第２の中間レールであって、第１の中間レールは、前記円形レールと前記第１のサイドレールとを連結し、第２の中間レールは、前記円形レールと前記第２のサイドレールとを連結する、第１および第２の中間レールと、
前記内縁に沿って延在するとともに、前記第１のサイドレールと前記第２のサイドレールとを連結する、半径方向内側レールと、
前記外縁に沿って延在するとともに、前記第１のサイドレールと前記第２のサイドレールとを連結する、半径方向外側レールと、
前記円形レールから外向きに延在する少なくとも一つの放射状レールと、
を備えた、熱シールド。
【請求項２】
前記複数の噴散孔が、前記背面から前記前面へと垂直に延在するか、または、ある角度で延在するかのいずれかである、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項３】
前記背面上に配置された少なくとも１つの長円形のリブをさらに備える、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項４】
前記本体の前記背面上の内縁付近に配置された複数の半径方向内側リブをさらに備える、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項５】
前記本体の前記背面上の外縁付近に配置された複数の半径方向外側リブをさらに備える、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項６】
前記燃焼器が中心線を備え、前記中間レールが、前記本体を、前記中心線に対して、半径方向外側半部および半径方向内側半部に分割する、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項７】
前記半径方向内側レールと複数の半径方向内側リブとの間に配置された第１の組の噴散孔であって、前記半径方向内側レールおよび前記複数の半径方向内側リブが、前記第１の組の噴散孔に冷却気流を案内する、第１の組の噴散孔と、
前記半径方向外側レールと複数の半径方向外側リブとの間に配置された第２の組の噴散孔であって、前記半径方向外側レールおよび前記複数の半径方向外側リブが、前記第２の組の噴散孔に冷却気流を案内する、第２の組の噴散孔と、
をさらに備えた、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項８】
前記円形レールを取り囲む第３の組の噴散孔をさらに含み、前記半径方向内側レールと、前記半径方向外側レールと、前記第１のサイドレールと、前記第２のサイドレールと、前記円形レールと、前記第１および第２の中間レールと、前記放射状レールと、前記半径方向内側リブと、前記半径方向外側リブと、が、前記冷却気流を前記第３の組の噴散孔に案内する、請求項７に記載の熱シールド。
【請求項９】
前記半径方向内側リブおよび前記半径方向外側リブが、それぞれ、前記燃焼器の中心線に対して周方向に延在し、かつ、前記内縁および外縁付近において横方向に千鳥配列となるように配向される、請求項８に記載の熱シールド。
【請求項１０】
前記半径方向内側および外側リブの千鳥配列が、前記内縁および外縁を前記本体の残りの部分から少なくとも部分的に隔離させる、請求項９に記載の熱シールド。
【請求項１１】
前記背面上に、空間的に菱形状に配置された複数のピンをさらに含む、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項１２】
前記背面上に、空間的に山形状に配置された複数のピンをさらに含む、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項１３】
前記背面上に、前記背面上の冷却気流をさらに案内するように構成された、複数の隆起したトリップストリップをさらに含む、請求項１に記載の熱シールド。
【請求項１４】
前記隆起したトリップストリップが、Ｖ字型または山形である、請求項１３に記載の熱シールド。
【請求項１５】
バルクヘッドアセンブリであって、
シェルに対し、間隔を介して取り付けられた熱シールドを備え、前記シェルは、冷却気流を通過させてその気流を前記熱シールドに衝突させる複数の衝突孔を有しており、前記熱シールドは、
第１および第２の側縁と、内縁と、外縁と、背面と、その反対側の前面と、を有する本体であって、前記本体における開口部が前記前面および背面を通して連通する本体と、
前記開口部の周囲に配置された円形レールと、
前記第１の側縁および前記第２の側縁にそれぞれ配置された、第１のサイドレールおよび第２のサイドレールと、
前記円形レールの両側から延在する第１および第２の中間レールであって、第１の中間レールは、前記円形レールと前記第１のサイドレールとを連結し、第２の中間レールは、前記円形レールと前記第２のサイドレールとを連結する、第１および第２の中間レールと、
前記背面に配置されるとともに前記円形レールから放射状に外向きに延在する複数の放射状レールであって、冷却気流を案内するように前記本体の前記背面を複数のコンパートメントに分割する複数の放射状レールと、
前記内縁に沿って延在するとともに、前記第１のサイドレールと前記第２のサイドレールとを連結する、半径方向内側レールと、
前記外縁に沿って延在するとともに、前記第１のサイドレールと前記第２のサイドレールとを連結する、半径方向外側レールと、
前記本体の前記前面および背面を通して連通するとともに前記背面から前記前面への冷却気流の放出を提供する、複数の噴散孔と、
を備え、
前記第１および第２のサイドレール、前記半径方向内側レール、および前記半径方向外側レールが、冷却気流を前記複数の噴散孔に向けて案内することを特徴とする、バルクヘッドアセンブリ。
【請求項１６】
前記シェルを通る前記衝突孔のそれぞれが、前記熱シールド上に等温温度を達成するように配置される、請求項１５に記載のバルクヘッドアセンブリ。
【請求項１７】
高温ガス通路温度および前記熱シールドの前記背面上の前記複数のコンパートメントが、前記シェル上の衝突孔の数および位置を決定する、請求項１５に記載のバルクヘッドアセンブリ。
【請求項１８】
ガスタービンエンジン用の燃焼器であって、
燃焼室を画定する内部ライナおよび外部ライナと、
前記燃焼室の一端にあるバルクヘッドアセンブリと、
を備え、前記バルクヘッドアセンブリは、
シェルに対し、間隔を介して取り付けられた熱シールドを有しており、その熱シールドは、
第１および第２の側縁と、内縁と、外縁と、前記シェルに面する背面と、その反対側の前面と、を有する本体であって、前記本体における開口部が前記前面および背面を通して連通する本体と、
前記背面上に配置された複数のレールであって、冷却気流を案内するように前記本体の前記背面を複数のコンパートメントに分割する複数のレールと、を含み、
前記複数のレールは、
前記第１の側縁に配置された第１のサイドレールと、
前記第２の側縁に配置された第２のサイドレールと、
前記内縁に沿って延在するとともに、前記第１のサイドレールと前記第２のサイドレールとを連結する、半径方向内側レールと、
前記外縁に沿って延在するとともに、前記第１のサイドレールと前記第２のサイドレールとを連結する、半径方向外側レールと、
前記開口部の周囲に同心円状に配置された円形レールと、
前記円形レールの両側から延在する第１および第２の中間レールであって、第１の中間レールは、前記円形レールと前記第１のサイドレールとを連結し、第２の中間レールは、前記円形レールと前記第２のサイドレールとを連結する、第１および第２の中間レールと、
前記円形レールから外向きに延在する少なくとも一つの放射状レールと、
を含み、
前記シェルは、冷却気流を通過させてその気流を前記熱シールドの前記本体の前記背面に衝突させる、複数の衝突孔を有し、前記衝突孔のそれぞれが、前記熱シールド上に等温温度を達成するように配置され、
前記複数のレールおよび前記複数のコンパートメントが、前記冷却気流の、前記熱シールドの前記本体を通した複数の噴散孔に向かう選択的な配向を提供する、燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、典型的に、圧縮機、燃焼器、およびタービンを含み、その各々を通して軸方向に延在する環状流路を有する。最初に、空気は圧縮機を通って流れ、そこで圧縮または加圧される。その後、燃焼器が、圧縮空気を燃料と混合して点火し、高温燃焼ガスを発生させる。この高温燃焼ガスはその後燃焼器によってタービンに案内され、そこでタービンのブレードを回転させることによって、高温ガスから動力が抽出される。
【０００３】
燃焼器は、典型的に燃焼室を画定する、間隔の空いた内部および外部ライナを含む。燃焼室の上流端にはバルクヘッドがある。バルクヘッドは、燃料を供給するために燃焼室の前端へと突出する燃料ノズルを収容するための複数の開口部を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼プロセスの導入および点火のため、バルクヘッドは非常な高温にさらされる。結果として、高温燃焼ガスへの暴露から、バルクヘッドの損傷が起こり得る。したがって、効果的な冷却を有するバルクヘッドを提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態に従い、燃焼器用の熱シールドが開示される。熱シールドは、背面および反対側の前面を有する本体を含み、本体における開口部が前面および背面を通して連通する。熱シールドは、冷却気流を案内するように、背面上に配置されるとともに開口部から放射状に外向きに延在する、少なくとも１つの放射状レールをさらに含む。
【０００６】
一詳細化一改良形態において、背面から前面への冷却気流の放出を提供する複数の噴散孔が、背面から前面へと延在する。
【０００７】
一関連改良形態において、複数の噴散孔は、背面から前面へと垂直に延在するか、またはある角度で延在するかのいずれかであり得る。
【０００８】
別の改良形態において、少なくとも１つの長円形のリブが背面上に配置されてもよい。
【０００９】
別の改良形態において、複数の半径方向内側リブが、本体の背面上の内縁付近に配置されてもよい。
【００１０】
別の改良形態において、複数の半径方向外側リブが、本体の背面上の外縁付近に配置されてもよい。
【００１１】
別の改良形態において、本体の背面上に、内部レールが本体の内縁の周囲に配置されてもよく、外部レールが本体の外縁の周囲に配置されてもよく、第１のサイドレールが本体の第１の側縁の周囲に配置されてもよく、第２のサイドレールが本体の第２の側縁の周囲に配置されてもよく、円形レールが開口部の周囲に同心円状に配置されてもよく、中間レールが円形レールの両側から第１および第２のサイドレールへと横方向に延在してもよく、その中間レールは、本体を、燃焼器中心線に対し、半径方向外側半部および半径方向内側半部に分割する。
【００１２】
一関連改良形態において、第１の組の噴散孔が、内部レールと複数の半径方向内側リブとの間に配置されてもよく、この内部レールおよび複数の半径方向内側リブは、第１の組の噴散孔に冷却気流を案内する。第２の組の噴散孔が、外部レールと複数の半径方向外側リブとの間に配置されてもよく、この外部レールおよび複数の半径方向外側リブは、第２の組の噴散孔に冷却気流を案内する。
【００１３】
一関連改良形態において、第３の組の噴散孔が、円形レールを取り囲んでもよく、内部レール、外部レール、第１のサイドレール、第２のサイドレール、円形レール、中間レール、放射状レール、および、半径方向内側および外側リブが、冷却気流を第３の組の噴散孔に案内してもよい。
【００１４】
一関連改良形態において、半径方向内側および外側リブは、それぞれ、燃焼器中心線に対して概ね周方向に延在し、かつ、内縁および外縁付近において横方向に千鳥配列となるように配向されてもよい。
【００１５】
一関連改良形態において、半径方向内側および外側リブの千鳥配列が、内縁および外縁を本体の残りの部分から少なくとも部分的に隔離してもよい。
【００１６】
別の改良形態において、複数のピンを背面上に配置してもよく、該ピンは空間的に菱形状に配置されてもよい。
【００１７】
別の改良形態において、複数のピンを背面上に配置してもよく、該ピンは空間的に山形状に配置されてもよい。
【００１８】
さらに別の改良形態において、複数の隆起したトリップストリップを背面上に配置してもよく、複数の隆起したトリップストリップは背面上の冷却気流をさらに案内するように構成されてもよい。
【００１９】
一関連改良形態において、隆起したトリップストリップは、Ｖ字型または山形であってもよい。
【００２０】
別の実施形態に従い、バルクヘッドアセンブリが開示される。バルクヘッドアセンブリは、シェルに対し、間隔を介して取り付けられた熱シールドを備え、シェルは、気流を通過させてその気流を前記熱シールドに衝突させる複数の衝突孔を有する。熱シールドは、背面およびその反対側の前面を有する本体を有し、その本体において開口部が、前面および背面を通して連通する。熱シールドは、背面に配置されるとともに開口部から放射状に外向きに延在する複数の放射状レールをさらに有しており、それらの放射状レールは、冷却気流を案内するように本体の背面を複数のコンパートメントに分割する。熱シールドは、その本体の前面および背面を通して連通する複数の噴散孔をさらに有しており、それらの噴散孔は、背面から前面への冷却気流の放出を提供する。
【００２１】
一改良形態において、シェルを通る衝突孔のそれぞれが、熱シールド上に等温温度を達成するように配置される。
【００２２】
別の改良形態において、高温ガス通路温度および熱シールドの背面上のコンパートメントが、シェル上の衝突孔の数および位置を決定してもよい。
【００２３】
さらに別の実施形態に従い、ガスタービンエンジン用の燃焼器が開示される。燃焼器は、燃焼室を画定する内部ライナおよび外部ライナと、燃焼室の一端にあるバルクヘッドアセンブリと、を含んでもよい。バルクヘッドアセンブリは、シェルに対し、間隔を介して取り付けられた熱シールドを有してもよい。熱シールドは、シェルに面する背面およびその反対側の前面を有する本体を有し、本体における開口部が前面および背面を通して連通する。熱シールドは、背面上に配置されるとともに開口部から放射状に外向きに延在する複数の放射状レールであって、冷却気流を案内するように本体の背面を複数のコンパートメントに分割する、複数の放射状レールをさらに有してもよい。シェルは、冷却気流を通過させてその気流を熱シールドの本体の背面に衝突させる、複数の衝突孔を有してもよく、衝突孔のそれぞれは、パネル上に等温温度を達成するように配置される。
【００２４】
一改良形態において、放射状レールおよびコンパートメントは、冷却気流の、熱シールドの本体を通した複数の噴散孔に向かう選択的な配向を提供してもよい。
【００２５】
本開示のこれらおよび他の態様および特徴は、添付の図を併用すると、以下の詳細な説明を読んでいくうえでより容易に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本開示の一実施形態に従うガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンの燃焼器の一部の断面図である。
【図３】図２の燃焼器の熱シールドの前面の透視図である。
【図４】図３の熱シールドの背面の透視図である。
【図５】図４の熱シールドのパネルの正面図である。
【図６】図５のパネルの背面図である。
【図７】本開示の別の実施形態に従う、菱形構成に配置された複数のピンを有する熱シールドパネルの背面図である。
【図８】本開示の別の実施形態に従う、山形状に配置された複数のピンを有する熱シールドパネルの背面図である。
【図９】本開示の別の実施形態に従う、山形状の複数の隆起したトリップストリップを有する熱シールドパネルの背面図である。
【図１０】本開示のさらに別の実施形態に従う、ガスタービンエンジンの燃焼器用のバルクヘッドアセンブリを設計するための方法を概説する、例示的フローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートで概説される方法を使用して設計されたバルクヘッド熱シールドパネルの背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示は様々な修正および代替の構成（すなわち、製造または修理技術であり得る）を受け入れることができる一方で、その特定の例証的実施形態を下記に詳細に示し記載する。しかしながら、開示される具体的実施形態に制限する意図はなく、本開示の精神および範囲内に沿う全ての変更、代替構成、および同等物を覆うことを意図すると理解されなければならない。
【００２８】
図を参照し、具体的に図１を参照すると、本開示の教示に従い、例示的ガスタービンエンジン１１０が示される。ガスタービンエンジン１１０は、概して、空気が加圧される圧縮機セクション１１２と、圧縮空気を燃料と合わせて撹拌および点火し、高温燃焼ガスを発生させる燃焼器２と、高温燃焼ガスから動力を抽出するためのタービンセクション１１４と、それぞれを通って軸方向に延在する環状流路１１６とを含みうる。ここで開示される燃焼器２は、描写されるガスタービンエンジン１１０の実施形態に限られず、他の種類のガスタービンエンジンに適用可能であり得るということが理解されるだろう。
【００２９】
次に図２を参照すると、ガスタービンエンジン１１０の燃焼器２の一部の例示的断面図が示される。燃焼器２は、燃焼室８を画定する内部ライナ４および外部ライナ６を含みうる。燃焼室８の上流端１０にはバルクヘッドアセンブリ１２がある。バルクヘッドアセンブリは、バルクヘッドシェル１６に取り付けられたバルクヘッド熱シールド１４を含む。熱シールド１４とシェル１６との間に距離ができるように、熱シールド１４はシェル１６から離間される。図３および４において最もよく示されるように、熱シールド１４は、前面２０、およびシェル１６に面する背面２２を有する、複数のパネル１８を含んでもよい。パネル１８の背面２２上には、パネル１８のシェル１６上への取り付けおよび熱シールド１４とシェル１６との間の距離の維持のために、複数のスタッド２４が延在する。熱シールド１４の冷却を提供するために、シェル１６は、気流を通過させて熱シールド１４の背面２２に衝突させる、複数の衝突孔を有する。シェル１６上の衝突孔は、熱シールド１４に対し垂直かまたは傾斜していてもよい。
【００３０】
次に図５を参照すると、熱シールド１４のそれぞれのパネル１８は、半径方向内縁２６と、半径方向外縁２８と、円周状に隣り合う熱シールドパネルに隣接する２つの横方向縁部３０とを有する本体２５を備える。それぞれのパネル１８はまた、燃料ノズルを収容するための燃料ノズル開口部３２と、パネル１８の背面２２から前面２０へおよび燃焼室８への衝突流の放出を提供するための複数の噴散孔（effusion holes）３４とを有してもよい。例えば、複数の噴散孔３４は、半径方向内縁２６を取り囲む噴散孔３４の第１の組３６と、半径方向外縁２８を取り囲む噴散孔３４の第２の組３８と、燃料ノズル開口部３２を取り囲む噴散孔３４の第３の組４０とを含んでもよい。噴散孔３４は、パネル１８の背面２２から前面２０に垂直に延在してもよく、または、パネル１８の背面２２から前面２０へ、ある角度で延在してもよい。
【００３１】
次に図６を参照すると、それぞれのパネル１８は、半径方向内縁２６上またはその付近の内部レール４２と、半径方向外縁２８上またはその付近の外部レール４４と、２つの横方向縁部３０上またはその付近の２つのサイドレール４６と、をさらに含む。円形レール４８は、燃料ノズル開口部３２と同心円状に整列するまたはそれを取り囲んでもよい。円形レール４８（または燃料ノズル開口部３２）の両側から２つのサイドレール４６（または横方向縁部３０）へと横方向に延在するのは、燃焼器中心線に対してパネル１８を半径方向外側半部５２および半径方向内側半部５４に分割する、中間レール５０である。パネル１８の背面２２上の衝突流を案内するように、複数の放射状レール５６は、半径方向外側半部５２および半径方向内側半部５４を複数のコンパートメント５８に分割し、円形レール４８（または燃料ノズル開口部３２）から放射状に外向きに延在してもよい。中間レール５０、放射状レール５６およびコンパートメント５８の形成のために、衝突流は噴散孔３４に向かって選択的に配向される。より具体的には、それぞれのコンパートメント５８内の流れを囲い込み、収束通路内の噴散孔３４へと向かう流れを加速させるために、放射状レール５６は円周状に配置されてもよい。図６において６つの放射状レール５６および８つのコンパートメント５８を有すると示される一方で、パネル１８上のレール５６およびコンパートメント５８の数は、例証的目的のみのためであり、本開示の範囲から逸脱することなく、レール５６およびコンパートメント５８の任意の数がパネル上に用いられてもよい、ということが理解されるだろう。
【００３２】
中間レール５０は、放射状レール５６のように、概して放射状方向に延在し、円形レール４８から突出するまたはそれに付着してもよい。中間レール５０および放射状レール５６の両方は、一緒にコンパートメント５８の少なくともいくつかを画定してもよい。遠位端で終結する放射状レール５６とは異なり、中間レール５０は半径方向外側でそれぞれのサイドレール４６にて終結し、したがってサイドレール４６に連結する。
【００３３】
さらに、それぞれのパネル１８は、千鳥配列に横方向に配向された複数の長円形の突起部またはリブ６０を有してもよい。リブ６０は放射状コンパートメント５８を部分的に画定してもよい。燃焼器中心線に対して円周状に全体的に延在し、内縁および外縁２６、２８をパネル１８の残りの部分から全体的または少なくとも部分的に分離させ、概ね縁２６、２８での冷却を強化するように、リブ６０を半径方向内縁および外縁２６、２８の付近に配置してもよい。半径方向内縁および外縁２６、２８に対する流れ抵抗性を提供することにより、リブ６０の千鳥配列はまた、各リブ６０の両側の端部６２の周囲への部分的流れを可能にする。千鳥配列で横方向に配向されると示され記載されるが、リブ６０の他の配向および配列が、本発明の範囲から逸脱することなく使用されてもよい、ということが理解されるだろう。例えば、別の実施形態では、内縁および外縁２６、２８をパネル１８の残りの部分から隔離しながら、リブ６０をジグザグ状（図示せず）に配向してもよい。
【００３４】
さらに、噴散孔３４の第１の組３６は、内部レール４２と複数の半径方向内側リブ６４との間に分布されてもよく、噴散孔３４の第２の組３８は、外部レール４４と複数の半径方向外側リブ６６との間に分布されてもよい。これにより、半径方向内側リブ６４および内部レール４２が流れを噴散孔３４の第１の組３６に向かって案内すること、および半径方向外側リブ６６および外部レール４４が流れを噴散孔３４の第２の組３８に向かって案内することがもたらされる。同時に、半径方向内側および外側リブ６４、６６は、それぞれ内部および外部レール４２、４４（または半径方向内縁および外縁２６、２８）から離れる衝突流を部分的に阻止し、それによってコンパートメント５８内の流れを案内する。レール４２、４４、４６、４８、５０、５６、コンパートメント５８、およびリブ６６のネットワークの結果として、流れは収束通路において、円形レール４８を取り囲む噴散孔３４の第３の組４０に向かって案内および加速される。
【００３５】
コンパートメント５８内で、複数のピン６８は、伝熱の表面積を増加させ、流れを乱して案内するように、パネル１８の背面２２から延在する。図７に示されるように、伝熱を強化し、さらに流れを案内するように、ピン６８を、菱形状７０に輪郭が描かれた構成等の、菱形構成に空間的に配置してもよい。図８に示されるように、ピン６８はそれぞれのコンパートメント５８において、山形状７２に、またはピン６８の２つのＶ字型列に空間的に配置されてもよい。別の実施形態に従い、図９に示されるように、複数の隆起したトリップストリップ７４は、それぞれのコンパートメント５８内でパネル１８の背面２２から延在してもよい。隆起したトリップストリップ７４は、山形状またはＶ字型であってもよい。ピン６８およびトリップストリップ７２の山形状またはＶ字型構成は、流れを隣接する放射状レール５６または中間レール５０に案内することにより、パネル１８の背面２２上の流れの選択的配向をさらに強化し、それらのレールはその後燃焼室８への放出のために流れを噴散孔３４の第３の組４０に向かって下流に誘導する。ピン６８および隆起したトリップストリップ７４の、他の形状および配置、またはそれらの組み合わせも、勿論可能である。
【００３６】
次に図１０を参照すると、本開示のさらに別の実施形態に従う、ガスタービン燃焼器用のバルクヘッドアセンブリを設計するための方法を概説する例示的フローチャートが示される。ステップ８０で開始し、熱シールドに背面冷却構造が提供される。例えば、熱シールドのそれぞれのパネルには、シェルに面する背面と、内縁と、外縁と、第１の側縁と、第２の側縁と、燃料ノズル開口部とを有する本体と、内縁の周囲に配置される内部レールと、外縁の周囲に配置される外部レールと、第１の側縁の周囲に配置される第１のサイドレールと、第２の側縁の周囲に配置される第２のサイドレールと、燃料ノズル開口部の周囲に同心円状に配置される円形レールと、円形レールの両側から第１および第２のサイドレールへ横方向に延在し、パネルを上半分および下半分に分割する中間レールとが提供されてもよい。それぞれのパネルには、円形レールから放射状に外向きに延在し、上および下半分のそれぞれを複数のコンパートメントに分割する複数の放射状レールと、それぞれのコンパートメント内で提供される複数のピンフィンと、パネルの背面からパネルの前面に延在する複数の噴散孔とが、さらに提供されてもよい。噴散孔は、パネルの背面から燃焼室への流れの放出を提供してもよい。
【００３７】
次にステップ８２で、熱シールド上の高温ガス通路温度が観測されてもよい。次のステップ８４で、シェル上の衝突孔の、配置、数、および位置が、熱シールド上の高温ガス通路温度の観測に基づいて決定されてもよい。シェル上の衝突孔配置は、パネル上に等温温度を達成するように設計されてもよい。例えば、高温ガス通路温度を観測しパネル上の高温箇所の位置を決定した後、パネル上の高温箇所により多くの冷却を提供するため、パネルの背面上のコンパートメントについての考慮を伴い、シェル上の衝突孔の数および位置が調整される。最後のステップ８６にて、シェルに対し、前のステップからの決定位置に衝突孔が提供される。
【００３８】
図１１に示されるように、複数の標的９０は衝突孔の位置およびパネル１８の背面２２上に投影されるシェルからの衝突気流を表す。流れがパネル１８の背面２２に衝突すると、レール４２、４４、４６、４８、５０、５６、コンパートメント５８、１００、リブ６０、およびピン６８のネットワークは、流れの噴散孔３４に向かう選択的配向を提供する。具体的には、矢印９２によって描写されるように、半径方向内側リブ６４および内部レール４２は、流れを噴散孔３４の第１の組３６に向かって案内する。矢印９４によって描写されるように、半径方向外側リブ６６および外部レール４４は、流れを噴散孔３４の第２の組３８に向かって案内する。矢印９６によって描写されるように、半径方向内側および外側リブ６４、６６、放射状レール５６、内部レール４２、外部レール４４、サイドレール４６、円形レール４８、中間レール５０、およびピン６８は、流れを噴散孔３４の第３の組４０に向かって案内する。
【００３９】
さらに、例えば、パネル１８上の高温箇所９８がコンパートメント１００内にあると決定された場合、パネル１８のコンパートメント１００上の標的高温箇所９８に衝突流を投影するシェル上の位置に、シェルを通る衝突孔の数を増やすことによって、コンパートメント１００に増加された衝突流が提供されてもよい。シェル上の衝突孔の数および位置を、高温ガス通路温度および熱シールドのパネル上のコンパートメントに対して直接調整することにより、それぞれのコンパートメント内の冷却流の量を変化させる。結果として、熱シールド上の高温箇所が考慮され、等温温度すなわち改良された温度分布が達成される。
【００４０】
図１１に示される、衝突孔９０、放射状レール５６、コンパートメント５８、１００、噴散孔３４、リブ６０、およびピン６８の、配置、数、位置、および配列は、例示的目的のみのためであり、これらのコンポーネンツの任意の型の変形が、本開示の範囲から逸脱することなく、生じてもよい、ということが理解されるだろう。例えば、放射状レール５６およびコンパートメント５８、１００の数および配列は、高温ガス通路温度および高温箇所の位置によって異なってもよい。さらに、熱シールドおよびシェルのそれぞれにわたる圧力低下をカスタマイズし、バルクヘッドアセンブリにわたる圧力低下を最適化するように、熱シールドにおける噴散孔の数は、シェルにおける衝突孔の数に対して異なってもよい（その逆もまた同様）。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
前述のことから、本開示の教示は、ガスタービンエンジンを含むがこれに限られず、任意の数の異なる状況において産業上の利用可能性を見出すことができるということが分かる。かかるエンジンは例えば、推進力を発生させるために航空機に、または動力を発生させるために陸地、船舶、または航空機用途において使用されてもよい。
【００４２】
記載された本開示は、ガスタービンエンジン燃焼器のバルクヘッドアセンブリのための効果的な冷却構造を提供する。パネルの背面をコンパートメント化することにより、衝突流に選択的な配向が提供され、それによって最小限の冷却流量を利用しながら冷却効率性を向上させる。さらに、シェル上の衝突孔の位置および数を調整することにより、パネル上の等温温度が達成される。さらに、本明細書に開示されるリブおよびピン配置は、流れを案内し、パネル上の熱を伝達する能力を強化する。本明細書に開示される多数の冷却特徴部の結果として、バルクヘッドアセンブリの耐久性および部分寿命が改良される。
【００４３】
前述の詳細な説明が特定の具体的実施形態に関して与えられ提供されてきた一方で、本開示の範囲はかかる実施形態に限られず、それらは実施可能性および最良様式の目的のためだけに提供される、ということが理解されるはずである。本開示の幅および精神は、具体的に開示された実施形態より広く、本明細書に添付の請求項内に組み込まれる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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