(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用ガスタービンエンジンであって、
それぞれの燃焼器から燃焼ガスを受け入れ、かつガイドベーンなしでタービンブレードの第１列に直接送るのに適した速度および向きで直線の流路に沿って前記燃焼ガスを送るよう構成された複数の個別の流れダクトを備える缶型環状燃焼アセンブリと、
ディフューザー半径方向外壁、ディフューザー半径方向内壁、およびそれらの間のディフューザー出口を備える圧縮機ディフューザーであって、該ディフューザー半径方向内壁は、圧縮空気の軸方向の流れを受け入れ、かつ前記圧縮空気の軸方向の流れを半径方向外向きに変えるように構成されている、圧縮機ディフューザーと、
を備え、
前記圧縮機ディフューザーが前記缶型環状燃焼アセンブリと軸方向に重なる、産業用ガスタービンエンジン。
【請求項２】
圧縮機翼形部の最終列の後縁およびタービンブレードの第１列の前縁の間の燃焼部の長さが、圧縮機翼形部の第１列の前縁およびタービン翼形部の最終列の後縁の間のエンジン長さの２０％未満である、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項３】
圧縮機翼形部の第１列の前縁およびタービン翼形部の最終列の後縁の間のエンジン長さが少なくとも５ｍであり、かつ圧縮機翼形部の最終列の後縁およびタービンブレードの第１列の前縁の間の燃焼部の長さが１ｍ未満である、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項４】
圧縮機翼形部の第１列の前縁およびタービン翼形部の最終列の後縁の間のエンジン長さが少なくとも６ｍであり、かつ圧縮機翼形部の最終列の後縁およびタービンブレードの第１列の前縁の間の燃焼部の長さが１．２ｍ未満である、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項５】
エンジン出力が少なくとも７５ＭＷである、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項６】
エンジン出力が７５ＭＷ未満である、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記缶型環状燃焼アセンブリが、環状流路を画定する単一の環状流れダクトに前記複数の個別の流れダクトをタービンブレードの前記第１列のすぐ上流で合流させるように構成された環状チャンバを備える、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記ディフューザー半径方向内壁が湾曲している、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記湾曲したディフューザー半径方向内壁が９０度より大きく前記圧縮空気の軸方向の流れの向きを変える、請求項８に記載の前記産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記湾曲したディフューザー半径方向内壁が前記圧縮空気の軸方向の流れを燃焼器缶長軸と略平行の方向に変える、請求項８に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記圧縮機ディフューザーが、前記燃焼器を囲むトップハットに向かって圧縮空気の向きを変える、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１２】
前記ディフューザー半径方向内壁が円錐形に広がっている、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１３】
前記ディフューザー半径方向内壁および前記ディフューザー半径方向外壁は、弧状に広がっている、請求項１に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１４】
産業用ガスタービンエンジンであって、
それぞれの燃焼器から燃焼ガスを受け入れるよう構成された複数の個別、かつ直線の流れダクトと、前記流れダクトを合流し、かつ前記燃焼ガスをガイドベーンなしで直接タービンブレードの第１列に送るよう構成された環状チャンバとを備える缶型環状燃焼アセンブリと、
ディフューザー半径方向外壁、ディフューザー半径方向内壁、およびそれらの間のディフューザー出口を備える半径方向ディフューザーであって、該ディフューザー半径方向内壁は、軸方向圧縮機を出る圧縮空気を受け入れ、かつ前記環状チャンバの半径方向外向きに該圧縮空気の向きを変えるように構成されている半径方向ディフューザーと、
を備え、
前記半径方向ディフューザーが前記缶型環状燃焼アセンブリと軸方向に重なる、産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１５】
前記缶型環状燃焼アセンブリが、前記燃焼ガスを加速するよう構成された、各流れダクトのための加速形状を備える、請求項１４に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１６】
前記半径方向ディフューザーが、半径方向ディフューザーの下流端部に向かって半径方向外向きに広がる弧状面を備え、前記弧状面が燃焼器入口を囲むトップハットに前記圧縮空気を導く、請求項１４に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１７】
前記半径方向ディフューザーが、圧縮空気の軸方向の流れを受け入れ、かつ前記圧縮空気の軸方向の流れを半径方向外向きに変えるよう構成された円錐形に広がる内壁を備える、請求項１４に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【請求項１８】
前記産業用ガスタービンエンジンの定格が少なくとも７５ＭＷの最大出力である、請求項１４に記載の産業用ガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明の研究開発は、アメリカ合衆国エネルギー省による契約番号DE-FC26- 05NT42644の一部によってサポートされている。したがって、アメリカ合衆国政府は、本発明の一定の権利を有し得る。
【０００２】
技術分野
本発明は、より短いローター軸が可能となる方法で構成された缶型環状燃焼アセンブリおよび短縮されたガスタービンエンジンにおける空気力学を向上させる半径方向ディフューザーを有する産業用ガスタービンエンジンに関連する。
【背景技術】
【０００３】
産業用ガスタービンは、主に電力を生成するために使用されるが、他のガスタービンエンジンは、他の主目的を有することがある。例えば、航空機ガスタービンエンジンは、航空機の推進力を提供するために、軽量、かつできる限り小さくするように設計される。航空転用ガスタービンエンジンは、電力を生成するよう改修された航空機ガスタービンエンジンである。それらの初期の航空機用の目的により、航空転用エンジンは、産業用ガスタービンエンジンより軽く、そのため可搬式ではあるが、あまり頑丈ではなく、あまり電力を生成しない。軽量、可搬式、または空気力学的にする必要はほとんどないため、産業用ガスタービンは、長いエンジン寿命および電力出力を重要事項として一般的に頑丈な部品で作られている。これにより、産業用ガスタービンエンジンは、航空機または航空転用のものに比べてより重く、かつ大きいものとなることが多い。この大きさは、より長いエンジン寿命およびより大きな出力能力もたらすが、また設計および整備を複雑、かつ高価にする。
【０００４】
本発明は、図面を考慮した以下の記載において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】従来の燃焼システムを有する産業用ガスタービンエンジンの断面である。
【図２】図１の従来の燃焼部分の断面である。
【図３】再構成された燃焼アセンブリを有する図１の産業用ガスタービンの燃焼部分の断面である。
【図４】半径方向ディフューザーの例示的な実施形態を有する図３の再構成された燃焼システムを含む再構成された燃焼部分の断面である。
【図５】半径方向ディフューザーの別の例示的な実施形態を含む図４の再構成された燃焼部分の断面である。
【図６】半径方向ディフューザーのさらに別の例示的な実施形態を含む図４の再構成された燃焼部分の断面である。
【図７】図４の再構成されたガスタービンエンジンの断面である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明者らは、缶型環状燃焼器システムを用いた産業用ガスタービンエンジンにおいて、ローターの長さを短くする方法を特定した。缶型環状燃焼システムの缶型燃焼器は、より半径方向外向きに、より軸方向にタービンに近い位置に再構成されることができ、かつタービン入口環状部によって画定される平面に対してより小さい角度で燃焼器長軸を有する。この方法によって燃焼器缶を再配向することにより、燃焼アセンブリの直径（燃焼器の全ておよび燃焼器およびタービンの間の構造物を含む）は、増加する。本発明者らは、燃焼アセンブリを再配向した後に取ったエンジンの軸に沿った長さが従来配向の缶型環状燃焼器を用いた長さと比較して減少することがあることを認識した。燃焼器部分の長さの減少、および関連するエンジンの長さの減少は、重要となり得る。例えば、圧縮機翼形部（ベーンまたはブレードのいずれか、どちらか最初のもの）の第１列の前縁からタービン翼の最終列（ベーンまたはブレードのいずれか、どちらか最後のもの）の後縁までのエンジンの長さが５〜６ｍである小さい産業用ガスタービンエンジンにおいて、燃焼アセンブリの軸方向長さの減少、およびそれによるエンジンの長さの減少は、特定の新技術設計において約１／２ｍとなり得る。エンジンの長さが１０〜１２ｍであるより大きい産業用ガスタービンエンジンにおいては、軸方向長さの減少は、約１ｍとなり得る。エンジンの長さが２ｍ未満のオーダーである産業用ガスタービンエンジンを含む他のエンジンの大きさは、同程度の長さの減少となる。この場合、燃焼器部分の長さは、圧縮機翼形部の最終列の後縁およびタービンブレードの第１列の前縁の間の長さである。１より多くのタービンを有する産業用ガスタービンエンジンにおいて、本明細書で言及されている第１タービンのタービンブレードの第１列である。回転タービンブレードの第１列の上流であり、かつ隣接する静翼の第１列は、本明細書では燃焼部分の一部と考えられる。
【０００７】
産業用ガスタービンエンジンにおいて頑丈な部品への集中は、長く、重いローター軸および関連する軸受をもたらした。ローター軸のサイズが増加すると、ローター軸が動的になる。ローターのダイナミクスが増すと、ますます複雑なローター軸設計およびローター軸を扱うための大きさの軸受が必要となる。
【０００８】
結果として、ローター軸の大きさの縮小は、より小さいローター軸、より複雑でないローター軸設計、およびより小さい軸受をもたらし、それらは費用および複雑さを低減する。本明細書の教示を適用する結果は、より短い産業用ガスタービンエンジンであり、それは、寿命および出力を保持しながら、建設および維持のための費用を低減する。
【０００９】
本発明者らは、圧縮機から出る圧縮空気を軸方向の進行方向からより半径方向の進行方向に導くために半径方向ディフューザーを用いることにより、圧縮空気力学、およびしたがってエンジン性能が改善され得ることをさらに認識した。構造物が燃焼ガスを適切に方向付け、かつ加速するところの構造の端部（すなわちタービンブレードの第１列の上流）においてベーンの列を必要とすることなく、燃焼ガスを燃焼器のポイントからタービンブレードの第１列に導く構造物を含む缶型環状ガスタービンエンジンのための１つの新燃焼器技術設計において、半径方向ディフューザーは特に有用となり得る。各流れ案内構造は、燃焼器缶およびベーンの第１列なしで燃焼ガスを直線流路に沿って、適切な速度および向きで燃焼器からタービンブレードの第１列へ導くそれぞれの流れダクトを含む。燃焼アセンブリは、燃焼器の各点に対して１つある流れ案内構造の全てを含む。このような燃焼アセンブリの１つは、ここに参照によってそのすべてが組み込まれる、２０１０年５月２５日付の、Ｂａｎｃａｌａｒｉらによる米国特許第７，７２１，５４７号に開示されている。タービンブレードの第１列のすぐ上流に環状チャンバをまた含む別のこのような燃焼アセンブリは、参照によってそのすべてがここに組み込まれる、Ｗｉｌｓｏｎらによる２００９年４月８日出願の米国出願公開第２０１０／００７７７１９号に開示されている。特に、この新燃焼器技術においては、燃焼器入口が再配向構成において半径方向外向きにより遠くに配置され、かつ圧縮機出口が圧縮機部の後壁のより近くに配置されているため、半径方向ディフューザーは、空気力学的性能において劇的な向上を提供することができる。このような新技術の燃焼器を利用する任意の産業用ガスタービンエンジンは、半径方向ディフューザーから利益を得ることができる。これは、エンジンの長さが２ｍ未満、かつ定格電力出力が１ＭＷ未満であるより小さい産業用ガスタービンエンジンからエンジンの長さが１２ｍを越え、かつ定格電力出力が１００ＭＷを超えるエンジンを含む。
【００１０】
図１は、圧縮機部１２、従来の燃焼部１４、タービン部１６、および従来のローター軸１８を含む従来技術の産業用ガスタービンエンジン１０の断面を示す。圧縮機部１２は、圧縮機ベーン２０および圧縮機ブレード２２を含む。本明細書では、圧縮機部の長さ２４は、圧縮機翼形部、（圧縮機ベーン２０または圧縮機ブレード２２）の第１列の（基部の）前縁２６から圧縮機翼形部（圧縮機ベーン２０または圧縮機ブレード２２）の最終列の（基部の）後縁２８である。圧縮機部１２の後端部３０に固定されているのは、圧縮機部１２からの圧縮空気を受け入れ、かつ従来の燃焼部１４に送る前に拡散するよう構成されたディフューザー３２である。
【００１１】
従来の燃焼部１４は、個別の燃焼器缶４２およびそれぞれの従来の移行ダクト４４を含む燃焼アセンブリ４０を含み、移行ダクトは、それぞれの燃焼器缶４２から燃焼ガスを受け入れ、かつそれをタービン部１６へ送るよう構成されている。従来の燃焼部１４はまた、従来のローター燃焼部ケーシング４８によって画定されたプレナム４６を含み、プレナム４６は、ディフューザー３２から拡散された圧縮空気を受け入れ、かつ各燃焼器缶４２の燃焼器入口５０に向かって働くと拡散された圧縮空気を収容するある種の圧力容器として機能する。本明細書では、従来の燃焼部の長さ５２は、圧縮機翼形部（圧縮機ベーン２０または圧縮機ブレード２２）の最終列の（基部の）後縁２８から、タービンブレードの第１列５６の（基部の）前縁５４である。従来の燃焼部の長さ５２は、タービンブレードの第１列５６の上流、かつ隣接する従来の移行ダクト４４の端部におけるベーン５８の列を含む。
【００１２】
タービン部１６は、タービンベーン６０およびタービンブレード６２を含む。本明細書では、タービン部の長さ６４は、タービンブレードの第１列５６の（基部の）の前縁５４からタービン翼形部（タービンベーン６０またはタービンブレード６２）の最終列の（基部の）後縁６６である。
【００１３】
示される従来技術の産業用ガスタービンエンジンにおいて、従来の燃焼部の長さ５２は、従来のエンジンの長さ６８の約２３％であることがわかる。本明細書では、エンジンの長さは、圧縮機翼形部の第１列の前縁２６からタービン翼形部の最終列の後縁６６である。発明者らは、従来の燃焼部の長さ５２が、従来のエンジンの長さ６８の約２３％未満である単独のローター軸回りの缶型環状燃焼装置を用いた、少なくとも７５ＭＷを出力する任意の従来技術の産業用ガスタービンエンジンを見いだせなかった。発明者らは、パーセンテージが２０％を超えないように低減させることを提案する。所定の産業用ガスタービンエンジン１０において、発明者は、従来の燃焼器缶をより半径方向の位置に移動させることによりエンジンの長さを８％〜１０％低減することを提案する。本明細書にさらに詳細に記載される１つの例示的な実施形態において、発明者らは、関連部分において圧縮機部１２およびタービン部１６が同じままで従来の燃焼アセンブリ４０を新技術（別名、再構成された）燃焼アセンブリに置き換える。
【００１４】
図２は、図１の産業用ガスタービンエンジン１０の従来の燃焼部１４を示す。燃焼器缶４２および従来の移行ダクト４４の向きが従来の燃焼部の長さ５２を規定することがわかる。示される構成において、従来の燃焼器缶４２の中心軸７０は、タービン入口環状部７２によって画定された平面に対して約６０度の角度αを形成する。本明細書では、タービン入口環状部は、ガスタービンエンジンの長軸７６に垂直に配向された環である。その内径は、タービンブレードの第１列５６の（基部）の前縁５４の湾曲によって画定され、かつそれにより流れる燃焼ガスのための内側の境界を画定する。その外径は、ガスタービンエンジンの長軸７６に対して軸方向に位置合わせされるが、内径の半径方向外向きに配置され、かつタービンに入る燃焼ガスのための外側の境界を画定する。したがって、タービン入口環状部７６は、ガスタービンエンジンの長軸７６に対して垂直のタービン入口環状部平面内にある／を画定する。
【００１５】
従来の燃焼アセンブリ４０は、ガスタービンエンジンの長軸７６に沿った従来の燃焼システムの軸方向長さ７４（燃焼器入口５０の前端部からタービンブレードの第１列５６の前縁５４まで）をとる。従来の燃焼システム軸方向の長さ７４は、従来の燃焼部の長さ５２とほとんど同じであり、従来の燃焼部の長さ５２に大きな影響を与えていることがわかる。また、従来の移行ダクト４４の端部におけるベーン列５８が従来のローター軸１８が対応しなければならないベーンの長さ７８を占めていることがわかる。
【００１６】
図３は、図１の産業用ガスタービンエンジン１０を示すが、従来の燃焼アセンブリ４０が上述した新技術のタイプの再構成された燃焼アセンブリ８０の例示的な実施形態によって置換されており、該燃焼アセンブリは、燃焼器８２と、示される例示的な実施形態においては、各燃焼器８２に対してコーン８４および一体化された出口ピース（「ＩＥＰ」）８６とを含む。コーン８４は、それぞれの燃焼器８２から燃焼ガスを受け入れ、かつそれをＩＥＰ８６に案内するよう構成されている。今度はＩＥＰが燃焼ガスを適切な速度および向きでタービンブレードの第１列５６に導き、タービンブレードの第１列５６に直接送る。コーン８４およびＩＥＰ８６は、共に流れダクトと考えられ得る。１つの例示的な実施形態において、缶型環状燃焼アセンブリ８０は、複数の個別の流れダクト、つまり流路をタービンブレードの第１列５６のすぐ上流の一つの環状流路に合流するよう構成された環状チャンバ８５を備える。環状チャンバ８５は、共に機能する隣接するｌＥＰ８６の一部から形成される。それにより再構成された燃焼アセンブリ８０は、従来の移行ダクト４４の端部におけるベーン５８が不要となり、別な方法でタービンブレードの第１列５６に送るために燃焼ガスを方向づけ、加速する。
【００１７】
また図３には、従来の燃焼部ケーシング４８の代わりに用いることができる再構成された燃焼エンジンケーシング８８が示される。再構成された燃焼エンジンケーシング８８は、それにより囲まれる容積を小さくするよう構成されることができる。大きさ、したがってその表面積を小さくすることによって、再構成された燃焼エンジンケーシング８８に作用する圧力は、より少ない全体の力を生成する。結果として、再構成された燃焼エンジンケーシング８８は、従来の燃焼部ケーシング４８のように構造的に強化される必要はない。さらに、再構成された燃焼エンジンケーシング８８は、それぞれの燃焼器８２を囲むように構成された個別のトップハット９０を含むことができ、囲まれた容積およびそれに関連した圧力関連力をなくそうとする。これらトップハット９０は、燃焼エンジンケーシング８８の環状部分９４を通る、周方向に配置された再構成されたトップハット開口部９２を形成することができ、環状部分９４は、圧縮機部１２からタービン部１６にわたる。このような構成において、所定の燃焼器８２に対して、圧縮空気は、環状部分９４によってプレナム４６に収容され、かつトップハット開口部９２を通り、トップハット９０へ進み、燃焼器入口５０に向かう。
【００１８】
発明者らは、再構成された燃焼器アセンブリ８０における燃焼器缶４２の向きがより半径方向に外向きにタービンに近づき、かつ燃焼器の長軸８７およびタービン入口環状部７２によって画定された平面の間がより小さい角度βであるということを認識していた。３５度以下のこの小さい角度βは、再構成された燃焼システムの軸方向長さ９６を有する再構成された燃焼アセンブリ８０をもたらす。再構成された燃焼システムの軸方向長さ９６が、従来技術の従来の燃焼システムの軸方向長さ７４がとるよりも、従来の燃焼部の長さ５２（点線で示される）において非常に小さい部分を占めていることが分かる。これは、従来の燃焼部の長さ５２から残りの長さ９８を残す。再構成された燃焼アセンブリは、図３に示すものに限定されないが、３５度以下の角度βで配向された従来の燃焼器缶４２および移行ダクト４４を含むことができる。
【００１９】
この構成は、再構成された燃焼アセンブリ８０によって問題をもたらされることなく、従来のローター軸１８および燃焼器部４８ケーシングとともに作動することが期待される。しかし、残りの長さ９８およびベーン長さ７８は、従来のローター軸１８が対応しなければならない従来のエンジンの長さ６８に寄与する長さである。（特定の従来技術ガスタービンエンジンにおいて、従来のローター軸１８は、圧縮機部１２およびタービン部１６を越えて延在することができることが分かっているが、説明を簡単にするために、本明細書では、従来のローターエンジンの長さは、従来のエンジン長さ６８と等しいとする。）本発明者らは、残りの長さ９８および／またはベーンの長さ７８を設計から除去することができるならば、従来のローター軸１８、従来の燃焼部１４、および従来の燃焼部ケーシング４８を短縮することができ、かつこれは、ローター軸ダイナミクス、および関連する設計、製造、および整備費用が低減されることを認識していた。
【００２０】
図４は、再構成された燃焼システムの長さ１１２の再構成された燃焼部１１０となるよう従来の燃焼部１４が短縮化された産業用ガスタービン１０を示す。再構成された燃焼システムの軸方向長さ９６が再構成された燃焼システムの長さ１１２の大きなパーセンテージを占め、それにより、より効率的に空間を使用することができることがわかる。従来の燃焼部１４を短縮するために、再構成されたローター軸１１４となるように従来のローター軸１８が短縮される。圧縮機部１２およびタービン部１６を同じ長さのままとすることができるため、従来の燃焼部１４を短縮することにより、従来のローター軸１８のものより短い再構成されたローター軸エンジンの長さを有する再構成されたローター軸１１４をもたらす。結果として、産業用ガスタービンエンジン１０全体は、より短い再構成されたエンジン長さを有する。
【００２１】
再構成された燃焼部１１０は、再構成された燃焼部１１０の後側１１６に軸方向に近づくようにディフューザー３２を移動させる必要がある。結果として、ディフューザー出口１１８を出る圧縮空気は、ＩＥＰ８６または再構成された燃焼部後側１１６自体などの障害物にぶつかるまでやや軸方向に進み続ける傾向にある。燃焼効率は、滑らかな、予測可能な、かつ効率的なプレナム４６を通る圧縮空気の流れに非常に左右される。結果として、任意の障害物は、乱流、圧力の局所変化、および圧力損失を導入し、それぞれが燃焼効率を低減し、かつ有害な放射を増加させる。
【００２２】
そのように配置されたディフューザー３２でガスタービンエンジンが作動すると思われているが、１つの例示的な実施形態において、発明者らは、ディフューザー出口１１８を出る軸方向に流れる圧縮空気を受け入れ、かつより半径方向に向きを変えるよう構成された半径方向ディフューザー壁１３０を適用した。半径方向ディフューザー壁１３０は、わずかな半径方向の任意の場所から、環状チャンバ８５の半径方向に外側の行先へガスタービンエンジンの長軸７６に垂直に圧縮空気を導くことができる。半径方向ディフューザー壁１３０は、９０度を越えて圧縮空気の流れを導くことができるため、流れは、半径方向外向き、かつディフューザー出口１１８から出る軸方向の流れに対して後側へ流れ、進行方向は、圧縮機部１２へ、かつ半径方向外向きとなる。この方法において、半径方向ディフューザー壁１３０は、圧縮空気の流れの周辺部分をトップハット開口部９２へ直接導くことができる。鎖線によって示される例示的な実施形態において、半径方向ディフューザー壁１３０は、圧縮空気の流れを燃焼器の長軸８７に平行に導く。例示的な実施形態において、半径方向ディフューザー壁１３０は、単一のシートとすることができ、隣接するｌＥＰ８６からｌＥＰ８６の上流までの間、その外周に沿って、軸方向にうねることができる。他の例示的な実施形態において、半径方向ディフューザー壁は、主として隣接するｌＥＰ８６の間に、配置されることができ、かつ開口部を有するか、または隣接したｌＥＰ８６まで単純に延在しない。
【００２３】
図５は、ディフューザー３２の代替の例示的な実施形態を示す。半径方向ディフューザー壁１３２を追加する代わりに、ディフューザー３２自体が、直線のディフューザー半径方向内壁１４０および直線のディフューザー半径方向外壁１４２を含むように変更されている。この例示的な実施形態において、ディフューザー半径方向内壁１４０は、ガスタービンエンジンの長軸７６に沿って広がるように円錐形をとることができる。直線の半径方向外壁１４２もガスタービンエンジンの長軸７６に沿って広がるように円錐形をとることができる。直線の半径方向外壁１４２は、直線のディフューザー半径方向内壁１４０よりも大きい割合で広がるよう構成されることができ、この広がりが圧縮空気のための拡散効果を提供する。広がる割合は、必要に応じて変化させることができる。ディフューザー３２、特に直線のディフューザー半径方向内壁１４０に関して、圧縮空気をＩＥＰの上流面１４４に直接導くのとは対照的に、圧縮空気をｌＥＰ８６の周りに案内するための幾何学形状を含むことが同様に可能である。
【００２４】
図６は、湾曲ディフューザー半径方向内壁１４６および湾曲ディフューザー半径方向外壁１４８を用いることができるディフューザー３２の別の代替の例示的な実施形態を示す。この例示的な実施形態において、湾曲ディフューザー半径方向内壁１４６は、ガスタービンエンジン長軸７６に沿って半径方向外向きに広がるように弧状の形をとることができる。湾曲ディフューザー半径方向外壁１４８もガスタービンエンジン長軸７６に沿って半径方向外向きに広がるように弧状の形をとることができる。湾曲ディフューザー半径方向外壁１４８は、湾曲ディフューザー半径方向内壁１４６よりも大きい割合でその半径が増加するように構成されることができ。広がる割合は、必要に応じて変えることができる。ディフューザー３２、特に湾曲ディフューザー半径方向内壁１４６が圧縮空気をＩＥＰの上流面１４４に直接導くのとは対照的に、圧縮空気をｌＥＰ８６の周りに案内するための幾何学形状を含むことが同様に可能である。
【００２５】
さらに、湾曲ディフューザーおよび円錐ディフューザーを組み合わせて用いることができる。例えば、１つの壁を湾曲させ、別の壁を直線にすることができる、または一方または両方の壁が湾曲部および／または直線部を含むことができる。基本的に略軸方向からより半径方向外向きに向きを変える限り、直線壁および／または湾曲壁を用いた様々な例示的な実施形態を非限定的に使用することができる。
【００２６】
図７は、従来の燃焼アセンブリ４０が再構成された燃焼アセンブリ８０によって置換された図１のガスタービンエンジンを示す。この図から、圧縮機部の長さ２４が同じままであることが分かる。タービン部の長さ６４もまた同じままである。しかし、再構成された燃焼部の長さ１５２は、従来の燃焼部の長さ５２より短い。より短い燃焼部の長さ１５２は、必ず従来のエンジン長さ６８よりも大幅に短い再構成されたエンジン長さ１５４となる。結果として、再構成されたローター長さは、さらに大幅に減少され得る。今度はこれが、ローター軸および軸受、ならびに関連するシステムの設計、製造、および整備費用を低減し、半径方向ディフューザーを含むことにより燃焼部内の空気力学は、実質的に悪影響を受けず、したがって本明細書の開示内容は、従来技術における改善を示す。
【００２７】
本発明の様々な実施形態が示され、本明細書で説明されたが、このような実施形態は、単なる一例として提供されていることは明らかである。本発明から逸脱することなく多数の変化形、変更および代替形が可能である。本発明は、特許請求の範囲の精神と技術範囲によってのみ限定されるとこを意図している。
【符号の説明】
【００２８】
１０  産業用ガスタービンエンジン
１２  圧縮機部
１４  従来の燃焼部
１６  タービン部
１８  従来のローター軸
２０  圧縮機ベーン
２２  圧縮機ブレード
２６  前縁
２８  後縁
３２  ディフューザー
４０  従来の燃焼アセンブリ
４２  従来の燃焼器缶
４４  従来の移行ダクト
４６  プレナム
４８  従来の燃焼部ケーシング
５０  燃焼器入口
５２  従来の燃焼部の長さ
５４  前縁
５６  タービンブレード
５８  ベーン
６０  タービンベーン
６２  タービンブレード
６６  後縁
７０  中心軸
７２  タービン入口環状部
７４  従来の燃焼システムの軸方向長さ
７６  ガスタービンエンジン長軸
８０  再構成された燃焼アセンブリ
８２  燃焼器
８５  環状チャンバ
８８  再構成された燃焼エンジンケーシング
９０  トップハット
９６  再構成された燃焼システムの軸方向長さ
１１０  再構成された燃焼部
１１４  再構成されたローター軸
１３０，１３２  半径方向ディフューザー壁
【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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