(57)【要約】  本発明は、前端部（６２）に入口を有している燃焼筒（１４）と、燃焼筒（１４）を囲んでいる環状チャンバであって、プレナム（１８）から入口（４６）に圧縮空気流を搬送するための環状チャンバ（３０）と、圧縮空気流の内部に燃料流を噴射するように構成されている燃料噴射器（４９）と、燃焼筒（１４）を囲んでいる流れトリップ装置であって、燃料噴射器（４９）の下流に且つ環状チャンバ（３０）内に配置されている流れトリップ装置（６０）とを備えている、ガスタービンエンジン（１０）のための筒型環状燃焼器（１２）に関する。
2015500976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのための筒型環状燃焼器において、
燃焼筒と、
前記燃焼筒を囲んでいる環状チャンバであって、プレナムから前記燃焼筒の入口に至るまで圧縮空気流を搬送するための前記環状チャンバと、
燃料流を圧縮空気流の内部に噴射するように構成されている燃料噴射器と、
リング状に形成された流れトリップ装置であって、前記燃焼筒を囲んでおり、前記環状チャンバの内部に且つ前記燃料噴射器の下流に配置されている前記流れトリップ装置と、
を備えていることを特徴とする筒型環状燃焼器。
【請求項２】
前記流れトリップ装置が、前記環状チャンバのラジアル方向内方の境界を形成している第１の表面に固定されており、
前記流れトリップ装置が、前記流れトリップ装置と前記環状チャンバのラジアル方向外方の境界を形成している第２の表面との間に環状の間隙を形成していることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項３】
前記流れトリップ装置が、前記環状チャンバのラジアル方向外方の境界を形成している第２の表面に固定されており、
前記流れトリップ装置が、前記流れトリップ装置と前記環状チャンバのラジアル方向内方の境界を形成している第１の表面との間に環状の間隙を形成していることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項４】
前記流れトリップ装置が、前記環状チャンバの高さの少なくとも２０％を占有していることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項５】
前記流れトリップ装置の高さが、周方向において一定でないことを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項６】
前記流れトリップ装置が、前記環状チャンバの断面積の少なくとも１５％を占有していることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項７】
前記流れトリップ装置が、前記燃焼筒の前端部を前記燃焼筒の後端部に結合しているフランジを備えていることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項８】
前記流れトリップ装置が、前記流れトリップ装置の前記燃焼筒の前記入口側において、後縁部を具備する滴状の形態とされることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項９】
前記流れトリップ装置の断面が、ベーンの形状とされることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項１０】
前記流れトリップ装置が、圧縮空気流に対して露出している湾曲した先縁部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項１１】
前記流れトリップ装置が、前記燃焼筒の出口より前記入口に近接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の筒型環状燃焼器。
【請求項１２】
燃焼筒を具備する筒型環状燃焼器と、
前記燃焼筒を囲んでいる環状チャンバであって、前記燃焼筒の外面によって部分的に形成されている前記環状チャンバと、
弧状に形成された流れトリップ装置であって、前記環状チャンバ内に配置されており、前記環状チャンバの周囲のうち所定の割合に亘って周方向に延在している前記流れトリップ装置と、
を備えているガスタービンエンジンにおいて、
前記所定の割合が、前記燃焼筒内に配置されているバーナーの数量で３６０°を除した商に少なくとも等しいことを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項１３】
前記流れトリップ装置が、燃料噴射器の下流に配置されており、
前記燃料噴射器が、前記環状チャンバの内部において燃料及び空気の混合体を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
前記流れトリップ装置が、圧縮空気の比較的大きい質量流の領域において、前記環状チャンバの側面に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
３６０°未満の角度で延在している流れトリップ装置を備えている前記環状チャンバの一部分において、前記流れトリップ装置が、前記環状チャンバの前記一部分の少なくとも１５％を占有していることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１６】
前記流れトリップ装置の断面が、ベーン状の形状とされることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
前記ガスタービンエンジンが、前記環状チャンバ内の異なる位置に配置された複数の前記流れトリップ装置を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１８】
前記流れトリップ装置が、前記燃焼筒の長手方向軸線に関して異なるアキシアル方向位置に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１９】
前記流れトリップ装置が、圧縮空気が通過する間隙を形成しており、
前記燃焼筒の長手方向軸線に対して平行とされる前記間隙のアキシアル方向延長部分の少なくとも一部分が、環状の間隙と前記燃焼筒の入口との間に障害物が存在しないことを特徴とする請求項１２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、参照により本明細書に組み込まれている米国仮出願第６１／５７８４４４号に基づく優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、筒型環状燃焼器を具備するガスタービンエンジン内において燃焼筒入口に向かって流れる圧縮空気を操作することに関する。特に、本発明は、燃焼筒を囲んでいる環状流れチャンバ内に配置された流れトリップ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガスタービンエンジンは、圧縮空気を筒型環状燃焼器に搬送する圧縮機を有している。圧縮空気は、ディフューザを通じて圧縮機から流出され、プレナムに流入し、プレナムから燃焼器に取り込まれる。プレナムは、燃焼区間ケーシングによって形成され、外部環境に隣接している。トップハット型燃焼器は、複数のトップハットと関連する入口とを有しており、燃焼区間ケーシングの一部分として利用される場合がある。トップハット型燃焼器は、独立したラジアル方向に延在しているチャンバであって、燃焼筒それぞれの少なくとも一部分を囲んでいるチャンバを備えている。独立した燃焼筒は、それぞれ独立した移行ダクトであって、最終的にはタービン区間のタービンブレードから成る第１の列の上流で終端している移行ダクトに供給している。従って、トップハット型燃焼器それぞれは、環状チャンバそれぞれの外側境界を形成しており、内側境界が燃焼筒及び／又は移行ダクトそれぞれによって形成されている。
【０００４】
典型的な予混合式筒型環状燃焼器では、点火用バーナーが燃焼筒内において中央に配置されており、対称に配置された複数の予混合バーナーによって囲まれている。燃焼器の構造が、当該燃焼器の流れ軸線に関して対称とされるが、燃焼器に流入する圧縮空気は、空気が圧縮機から燃焼筒入口に取り込まれる渦巻状の経路に起因して、等間隔で配置されていない場合がある。そして、予混合バーナーそれぞれが、異なる量の圧縮空気を受容する場合がある。さらに、予混合バーナーそれぞれが、同じ量の燃料を搬送する場合がある。その結果として、空気燃料混合比が、予混合バーナー毎に異なる場合がある。さらに、予混合バーナーそれぞれに流入する空気は、様々な局所的な乱流を有している場合がある。さらに、これらパラメータは、出力の変更及び／又は周囲の天候状態の変化に伴って変化する場合がある。これにより、圧縮機に流入する空気の密度及び湿度が変化するので、燃焼筒入口に進行する空気のエアロダイナミクスに影響が及ぼされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４１２９９８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら要因に適合させるために、様々な手法が、燃焼筒入口に流入する空気の状態に対して採られてきた。手法としては、例えば特許文献１に開示される翼が挙げられる。しかしながら、これら手法のいずれもが、問題を完全に解決するには至らなかった。その結果として、本発明が属する分野では、依然として改善の余地がある。
【０００７】
本発明について、図面を参照しつつ以下の記載において説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】流れトリップ装置を具備するガスタービンエンジンの典型的な実施例の部分的な断面図である。
【図２】図１に表わす断面２−２に沿った断面図である。
【図３】代替的な実施例における、図２に表わす断面３−３に沿った代替的な断面図である。
【図４】代替的な実施例における、図２に表わす断面３−３に沿った代替的な断面図である。
【図５】代替的な実施例における、図２に表わす断面３−３に沿った代替的な断面図である。
【図６】図１に表わす典型的な実施例の断面２−２に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本出願の発明者は、例えばガスタービンエンジンで利用される筒型環状燃焼室内における有害な排出を低減するための新規な方法を発見した。発明者の発見によると、周方向に延在している弧状の形状をした流れトリップ装置であって、燃焼筒及び／又は移行部分を囲んでいる環状チャンバ内に配置されている流れトリップ装置が、燃焼筒入口を通過する空気流を平均化し、これにより燃焼炎を一層均一化し、且つ、燃焼の安定化に必要とされる燃焼用バーナーの炎の量を低減させるので、その結果として、排出物を低減することができる。
【００１０】
図１は、燃焼筒１４及び移行ダクト１６を具備する筒型環状ガス燃焼器１２を有している、本発明におけるガスタービンエンジン１０の典型的な実施例の部分的な断面図である。移行ダクト１６の少なくとも一部分が、燃焼区間ケーシング２０の内部に形成されたプレナム１８の内部に配置されている。燃焼筒１４それぞれが、燃焼区間ケーシング２０の環状部分２２を通じて延在しており、単独のポータル２６及び関連するトップハット２８を含むトップハット型装置２４によって囲まれている。トップハット型装置２４は、燃焼筒１４の少なくとも一部分を囲んでおり、環状チャンバ３０を形成している。ここで、トップハット型装置２４の内面２５が、環状チャンバ３０の外側境界３２を形成しており、燃焼筒１４の外面３４が、環状チャンバ３０の内側境界３６を形成している。環状チャンバ３０の断面は、完全な円状の内側境界及び外側境界を有している必要は無く、環状チャンバ３０の断面の概略的な形状が、環状であることを必要とするにすぎない。さらに、環状チャンバの断面の直径が、圧縮空気の流れ方向に沿って変化する場合がある。
【００１１】
ガスタービンエンジン１０は、ガスタービンエンジン１０の長手方向軸線５０に関するアキシアル方向４２において圧縮空気を搬送する軸流式圧縮機４０を含んでいる。ディフューザ４４は、アキシアル方向に流れている圧縮空気を受容し、当該圧縮空気を拡散させ、当該圧縮空気をプレナム１８に搬送する。最終的には、燃焼プロセスで利用される直前に、ディフューザ４４から流出する空気を燃焼筒入口４６に流入させる必要がある。しかしながら、燃焼筒入口４６は、ガスタービン長手方向軸線５０に関してディフューザ出口４８のラジアル方向外方に且つディフューザ出口４８の後方に（ディフューザ出口４８より圧縮機４０の近傍に）配置されている。結論として、空気がガスタービンエンジン１０の長手方向軸線５０からラジアル方向外方に移動した後に、当該空気がガスタービンエンジン１０の長手方向軸線５０に関して後方に移動するように、プレナム１８の内部において当該空気を回転させる必要がある。また、圧縮空気は、環状チャンバ３０に到達する前に、例えば移行ダクト１６のような空気力学上の障害物の周囲を移動することが不可避である。環状チャンバ３０の内部には、さらなる空気力学上の障害物が存在する。典型的な実施例では、例えば筒型環状燃焼器１２は、環状チャンバ３０内に配置されている燃料噴射器４９を含んでいる場合がある。燃料噴射器４９は、燃料を圧縮空気流の内部に噴射することによって燃料と空気とを予混合し、燃焼筒入口４６から流入させるための燃料及び空気の予混合体を生成する。様々な他の構造的な空気力学上の障害物（例えば配管やストラット等）が同様に存在している場合がある。
【００１２】
方向転換及び空気力学上の障害物の結果として、流れは、環状チャンバ３０の周囲に亘って存在する一様流とは異なり、流速、乱流、空気密度、及び燃料噴射器４９からの燃料と空気との混合の程度等において一層変化し易い傾向にある。その結果として、例えばディフューザ出口４８から流出する空気の運動量については、環状チャンバ３０の主流領域５２において流れる空気質量が大きくなる一方、環状チャンバ３０の副流領域５４において流れる空気質量が小さくなる傾向にある。このような傾向は、燃焼筒入口４６に至るまで維持されている。その結果として、主流領域５２の近傍に位置するバーナー５６は、副流領域５４の近傍に位置するバーナー５６からの空気量より大きい空気量を受容及び搬送する傾向にある。周方向に配置されているバーナー５６が、同一量の燃料を供給するが、異なる量の空気を搬送している場合には、燃料及び空気化の混合体がバーナー５６毎に変化し、下流の燃焼領域における燃焼炎が、一様ではなく、例えば、より多くの空気を搬送するバーナーの下流では一層希薄になり、より少ない空気を搬送するバーナーの下流では一層濃厚になる。燃焼炎の希薄区間は、あまり安定しないので、点火用バーナー５８による燃焼炎の安定化に対する補助を必要とする。点火用バーナー５８は、燃焼筒に供給される燃料全体のうち低い割合の燃料を利用するにすぎないが、排出量のうち最大約３０％〜約７０％が点火用バーナー５８に関連している。本発明は、このような不均衡を低減することによって排出量の低減を可能とするものである。
【００１３】
このような改善は、環状チャンバ３０内に配置されている流れトリップ装置６０によって達成される。一の非限定的且つ典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、環状とされ、燃焼筒前端部６２又は燃焼筒下流端部６４に接続されている。代替的且つ典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、燃焼筒前端部６２を燃焼筒下流端部６４に接続しているフランジとされる。他の典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、環状チャンバ３０の長さに沿って任意に位置決めされている。
【００１４】
流れトリップ装置６０は、空気流等に対する障害物として機能するので、圧縮空気流に圧力損失を発生させる。従来技術に基づくガスタービンエンジンは、一般に、このような圧力損失を可能な限り常に回避するように構成されている。圧力損失が、ガスタービンエンジンの効率に悪影響を及ぼすからである。本発明では、圧力損失が結果的に生じるにも関わらず、流れトリップ装置６０が意図的に且つ革新的にこのような位置に配置されており、その結果として、有害な排出物を低減させることができる（一の典型的な実施例では、１０％〜２０％）。このことは、圧力低下を僅かに大きくするより商業的価値が高い。
【００１５】
流れトリップ装置６０は、圧縮空気が流れる際に通過する間隙７０に至るまで環状チャンバ３０を狭めている。図１に表わす典型的な実施例では、間隙７０のアキシアル方向延長部分７２が、空気力学的に重要な構造体によって阻害されていない。具体的には、典型的な実施例では、トップハット型装置２４の内面２５は、下流領域において、流れトリップ装置６０と燃焼筒入口４６との間で内向きにテーパ状になっていない。しかしながら、図１に表わす典型的な実施例では、内側境界３６の直径が、アキシアル方向延長部分７２の領域内に突出することなく、燃焼筒入口４６において大きくなっている。
【００１６】
流れトリップ装置６０は、弧状の形態とされ、周方向に延在している。流れトリップ装置６０は、燃焼筒１４の外面３４に配置されており、燃焼筒１４の長手方向軸線７４に関してラジアル方向外方に延在している。代替的には、流れトリップ装置６０は、トップハット型装置２４の内面２５に配置されており、燃焼筒１４の長手方向軸線７４に関してラジアル方向内方に延在している。そして、流れトリップ装置６０は、外面３４及び内面２５に一致している。
【００１７】
典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、例えばヘルムホルツ共鳴器としての開口部（図示しない）及び／又は冷却のための開口部のような、燃焼筒１４の任意の他の開口部を通過する圧縮空気の流れにおける下流において、並びに、燃焼筒入口４６の上流において環状チャンバ３０の内部に配置されている。燃料噴射器４９を具備する典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、燃料噴射器４９の下流に配置されている。他の典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、燃焼筒１４の出口より入口に近接して配置されている。さらに、多数の流れトリップ装置６０が利用される場合には、流れトリップ装置６０は、燃焼筒１４の長手方向軸線７４に関して様々な位置に配置されている。典型的な実施例では、例えば、第２の流れトリップ装置７８が、燃焼筒１４の長手方向軸線７４に関して及び環状チャンバ３０内における圧縮空気の流れに関して、さらに上流に配置されている。また、第２の流れトリップ装置７８は、主流領域５２に配置されており、トップハット型装置２４の内面２５から延在している場合がある。
【００１８】
有害排出を改善させる精密な機構については、完全に理解されておらず、発明者は、特定の理論によって拘束されることを望んでいない。しかしながら、流れトリップ装置６０が利用される場合には、燃焼炎が一層安定するので、点火のための炎による補助の程度が低減され、排出物も低減される。検討された一の理論は、流れトリップ装置６０が一層多くの燃料及び空気の予混合体を燃焼器の中央ひいては点火用バーナー５８に向かって方向づけることである。このことは、炎の安定性を高める。このことは、幾つかの実現可能な要因に基づくものである。第１の要因は、空気が転向領域に到達した場合に当該空気が燃焼筒１４の中央に向かって大きく旋回するように当該空気をラジアル方向外方に強制的に流す、流れトリップ装置６０によって生成される渦である。第２の要因は、燃焼器１２の表面に対する圧縮空気流の付着の低減に基づくものである。このような付着の程度は、乱流より層流において大きい。従って、乱流を大きくすることによって、流れが転向領域に到達した場合に比べて燃焼器１２の当該表面に流れが“固着”しなくなり、これにより流れが、侵入するために転向する前に燃焼筒入口４６を通過してさらに進行する。この余分な距離は、流れが燃焼筒１４の内面に付着しようとしなくなるのに、及び、転向した流れが点火用バーナー５８に向かってラジアル方向内方にさらに進行するのに十分な長さである。第３の要因は、圧縮空気が燃焼筒入口４６から“外れる”ことの一因となるが、圧縮空気が流れトリップ装置６０と対向する表面２５との間においてベンチュリ菅を通じて通過する際に圧縮空気に作用する運動量が大きくなり、当該運動量が圧縮空気を加速させることである。環状チャンバ内にＣステージ燃料噴射器を含む燃焼器の場合には、Ｃステージの燃料及び空気の予混合体が、非常に良い状態にあり、この完全に予混合された燃料及び空気の混合体を点火用バーナー自体の不完全に予混合された燃料及び空気の混合体に加えることによって、排出物の低減が図られる。
【００１９】
他の理論は、流れトリップ装置６０がある種のチョークポイントを提供することによって、その結果として環状チャンバ３０の周方向において一層一様となるように流れを再分配することである。同様に、このことは、燃焼筒入口の内部に向かう（周方向における）流れを一層一様とするので、一層一様な流れが予混合バーナーそれぞれに供給され、点火用バーナーの内部に向かう流れひいては炎も一層一様になる。炎の安定性が、予混合された空気−燃料の混合体の最も希薄な部分に制限されるので、炎を一層一様とすることは、安定限界の範囲内において全体的な混合を幾らか希薄にし、これにより排出物が低減される。
【００２０】
さらなる理論は、例えばリングのようなＣステージ燃料噴射器を環状チャンバ３０の内部に含む燃焼装置について、流れトリップ装置６０が燃焼筒入口４６の上流において燃料を圧縮空気流内に一層一様に混合することである。これら理論のうち幾つかの理論が正しい、及び／又は、さらなる他の現象が作用すると考えられる。
【００２１】
精密且つ基本的な機構に関係なく、流れトリップ装置６０によって実現される一層安定した炎は、点火用バーナーの補助を必要としないので、点火用バーナーの役割は縮小され、バーナーからの全排出物が低減される。従来望ましくないと考えられていた、環状チャンバ３０内部における圧縮空気流の圧力降下を発生させる装置を利用することによって、このことはすべて実現される。従って、上述の流れトリップ装置６０を利用することは、直観とは相容れないものである。
【００２２】
図２は、図１に表わす断面２−２に沿った断面図である。図示の如く、環状チャンバ３０の境界は、トップハット型装置２４の内面２５と燃焼筒１４の外面３４とによって形成されている。典型的な実施例では、図示の流れトリップ装置６０は完全に環状とされ、流れトリップ装置６０とトップハット型装置２４の内面２５との間には、間隙７０が形成されている。一の典型的な実施例では、流れトリップ装置は、当該流れトリップ装置が取り付けられている表面から流れの内部に向かって、環状チャンバ３０の境界を形成している他方の表面に至るまでの距離の少なくとも約２０％の距離で延在している。このことは、流れトリップ装置６０がラジアル方向外方に延在しているか、代替的には第２の流れトリップ装置７８がラジアル方向内方に延在している、図２に表わす典型的な実施例に表わされている。代替的且つ典型的な実施例では、流れトリップ装置は、当該流れトリップ装置が取り付けられた表面から、環状チャンバ３０の境界を形成している他方の表面に至るまでの距離の少なくとも３０％の距離で延在している。さらなる他の典型的な実施例では、流れトリップ装置は、当該流れトリップ装置が取り付けられた表面から、環状チャンバ３０の境界を形成している他方の表面に至るまでの距離の少なくとも半分の距離で延在している。
【００２３】
例えば流れトリップ装置６０のような流れトリップ装置が、リング状に形成されており、流れトリップ装置６０の高さが環状チャンバ３０の高さの２０％である（すなわち、ラジアル方向内面から外方に２０％延在している）場合に、流れトリップ装置６０がラジアル方向外方に延在するように取り付けられている、典型的な実施例については、流れトリップ装置は、流れトリップ装置６０を必要とせず、環状チャンバを環状チャンバ３０の断面積の約８５％以下の断面積を有している間隙７０に低減させる。流れトリップ装置６０がリング状に形成されており、ラジアル方向外方に延在しており、且つ、環状チャンバの高さの約３０％の高さを有している、典型的な実施例については、流れトリップ装置は、流れトリップ装置６０を必要とせず、環状チャンバを環状チャンバ３０の断面積の７７％以下の断面積を有している間隙７０に低減させる。流れトリップ装置がラジアル方向外方に延在しており、リング状に形成されており、且つ、環状チャンバの高さの５０％の高さを有している、典型的な実施例については、流れトリップ装置は、流れトリップ装置を必要とすることなく、環状チャンバを環状チャンバ３０の断面積の５８％以下の断面積を有している間隙７０に低減させる。上述の割合は、例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該割合は、燃焼筒入口４６に対する流れが適切な状態で効果的である限り任意である。流れトリップ装置がラジアル方向内方に延在している典型的な実施例では、ラジアル方向外方に延在している流れトリップ装置についての上述の割合の場合と比較して、残りの間隙の断面積が僅かに小さい。ラジアル方向内方に延在している流れトリップ装置によって占有された間隙７０の断面積が大きいからである。
【００２４】
同様に、流れトリップ装置が、例えば９０°すなわち全周の４分の１のような環状チャンバ３０の周囲の一部分であって、流れトリップ装置が配置されている（すなわち、その境界が流れトリップ装置６０の両端部それぞれによって形成されている）当該一部分のみに亘って周方向に延在している、例示的な実施例においては、流れトリップ装置は、流れトリップ装置６０を必要とすることなく、環状チャンバの当該部分を環状チャンバ３０の所定の割合に低減させる。流れトリップ装置６０は、様々な周方向位置において様々な突出量でラジアル方向に延在している場合がある。例えば、リング状に形成された実施例においては、流れトリップ装置６０がラジアル方向にさらに延在しており、その結果として、主流領域５２に一層小さい間隙７０が形成されている。主流領域５２から離隔している周方向位置では、流れトリップ装置６０はそれほど延在していない。このようにして、単一の流れトリップ装置６０によって、様々な程度の流れトリップ及び制限が様々な周方向位置で実現される。
【００２５】
図３〜図５に表わすように、流れトリップ装置６０は、断面３−３に沿って様々な断面を有している。例えば流れトリップ装置６０がフランジである場合には、その断面形状は図３に表わす断面形状に類似する。図４に表わす流れトリップ装置６６の典型的な実施例に表わすように、流れトリップ装置ベース７６が環状チャンバ３０を形成している内面２５又は外面３４に固定されるように、その断面形状は円状又は半円状であっても良い。図５に表わす他の典型的な実施例では、流れトリップ装置６８は、例えばベーンの形状のようなさらに空気力学的な形状とされる。特定の実施例では、流れトリップ装置６８が、流れトリップ装置６８の燃焼筒入口側に後縁部７９を具備する図５に表わすような滴状の形態とされる。図５に表わす典型的な実施例では、後縁部７９が凹状に形成されているが、他の典型的な実施例では、後縁部７９が凸状若しくは平坦状に形成されているか、又は好ましくは空気力学を考慮したベーンの形状を形成するための任意の形状の組み合わせを含んでいる。このような空気力学的形状であることを条件として任意の形状を具備するこのような流れトリップ装置６０を設けた結果として得られる、流れにおける圧力降下の低減が、四角状の断面を具備する流れトリップ装置６０より大きいことは、本発明の技術的範囲内であることに留意すべきである。
【００２６】
図６は、それぞれが周方向に伸長していると共にそれぞれが環状チャンバ３０の全周より小さい範囲で且つ燃焼器の周囲のバーナー側の一部分に配設されている幾つかの流れトリップ装置６０が利用されている、代替的な実施例を表わす図１の断面２−２における断面図である。例えば８つのバーナーが周方向に配置されている場合には、バーナーそれぞれが、燃焼筒１４の周囲に約４５°の角度に亘って配設されている。同様に、流れトリップ装置６０は、約４５°の角度に亘って配設されている。バーナーそれぞれに関連する所定の角度に亘って配設することは、特定のバーナーそれぞれについての流れを回転させるのに特に有用である。例えば、第１の流れトリップ装置８０は、主流領域５２に且つ主流領域５２からの比較的大きい圧縮空気の流れを受容する主流バーナーからの圧縮空気流の上流に配置されている。このような配設は、主流領域５２の流れを阻害し、周方向において主流領域５２の流れを副流領域５４及び主流バーナーに隣り合っているバーナーに再分配するために利用される。９つ以上のバーナーを具備する代替的且つ典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、４５°未満の角度に亘って配設されるように構成されている。例えば１２個のバーナーが設けられている場合には、流れトリップ装置は、全周の１２分の１すなわち３０°の角度に亘って配設されている。７つ以下のバーナーが設けられているさらなる他の典型的な実施例では、流れトリップ装置６０は、４５°より大きい角度に亘って配設されるように構成されている。例えば６つのバーナーが設けられている場合には、流れトリップ装置６０は、全周の６分の１すなわち６０°の角度に亘って配設されている。結論として、第１の流れトリップ装置８０は、上限を３６０°として、３６０°を燃焼筒内に配設されたバーナーの数量で除した角度に亘って配設されている。
【００２７】
第１の流れトリップ装置８０の端部８２は、ラジアル方向及び／又は周方向に丸められている。代替的には、第２の流れトリップ装置８４では、端部８２は直線状になっている。流れトリップ装置の角部８６は鋭角を形成しているか、又は丸められている。第１の流れトリップ装置８０及び第２の流れトリップ装置８４の両方は、燃焼筒１４との間に比較的小さい間隙７０′を形成している。第３の流れトリップ装置８８は、燃焼筒１４との間に間隙７０′より大きい間隙７０″を形成しており、第１の流れトリップ装置８０の周方向長さより短く且つ第２の流れトリップ装置８４の周方向長さより長い周方向長さに亘って配設されている。周方向における配置の任意の組み合わせ及び断面形状（すなわち滴状、円状等）の任意の組み合わせのように、利用する断面の高さ及び周方向長さの組み合わせは任意である。さらに、流れトリップ装置８０，８４，８８それぞれが、燃焼筒１４の長手方向軸線７４に関する様々な位置に配置可能とされる。例えば、典型的な実施例では、第１の流れトリップ装置８０は、圧縮空気の流れに関して、第２の流れトリップ装置８４及び／又は第３の流れトリップ装置８８より上流に（すなわちページから外れた位置に）位置している場合がある。このようにして、所望の正味の効果を得るために、それぞれが自身の役割を果たす多数の装置によって、圧縮空気の流れが周方向に案内可能とされる。言うまでもなく、このような方法によって、環状チャンバ内部の流れが周囲において一層一様になるので、予混合用バーナー５６が一様流に接近し、点火用バーナー５８の内部において流れが周方向において一層一様になる。
【００２８】
周方向端部８２を具備すると共に非リング状に形成された典型的な実施例では、一部分の空気は、周方向端部８２を通過しつつ、周方向に移動する。しかしながら、第１の端部を通過する際には、周方向の移動は第１の方向であり、第２の端部を通過する際には、周方向の移動は第１の方向に対して反対方向である第２の方向である。このことは、流れトリップ装置６０が作用される旋回に対して反対側に位置することに起因する。
【００２９】
図６に表わす典型的な実施例に表わすように、環状チャンバ３０は、３つの別々の断面部分９０，９２，９４を有している。断面部分９０，９２，９４それぞれの境界が、流れトリップ装置８０，８４，８８それぞれの端部８２によって形成されている。典型的な実施例では、これら断面部分９０，９２，９４の内部では、流れトリップ装置８０，８４，８８が、当該流れトリップ装置の上流側の直近において、環状チャンバの断面積のうち少なくとも４５％を占有している。環状チャンバ３０全体を横切った距離に亘って配設されているが、ある種の間隙７０′，７０″が常に存在する地点に至るまで、流れトリップ装置は延在している。
【００３０】
上述のことから明らかなように、安価に製造可能とされ、実質的に維持するためのコストを要せず、広い設計上の多様性を提供し、且つ、有害な排出物を最大１６％削減する非常に簡便な流れトリップ装置を発明者が開発したことは明白である。従って、このことは、本発明が属する技術分野における改善を表わすものである。
【００３１】
本発明の様々な実施例が本明細書に図示及び説明されているが、このような実施例が例示にすぎないことは言うまでもない。多数の変形、変更、及び代替が、本発明の技術的範囲から逸脱することなく実施可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲に基づく技術的思想及び技術的範囲によつてのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ガスタービンエンジン
１２  筒型環状ガス燃焼器
１４  燃焼筒
１６  移行ダクト
１８  プレナム
２０  燃焼区間ケーシング
２２  （燃焼区間ケーシング２０の）環状部分
２４  トップハット型装置
２５  （トップハット型装置２４の）内面
２６  ポータル
２８  トップハット
３０  環状チャンバ
３２  （環状チャンバ３０の）外側境界
３４  （燃焼筒１４の）外面
３６  （環状チャンバ３０の）内側境界
４０  軸流式圧縮機
４２  （ガスタービンエンジン１０の長手方向軸線５０に関する）アキシアル方向
４６  燃焼筒入口
４９  燃料噴射器
５０  （ガスタービンエンジン１０の）長手方向軸線
５２  （環状チャンバ３０の）主流領域
５４  （環状チャンバ３０の）小流領域
５６  バーナー
５８  点火用バーナー
６０  流れトリップ装置
６２  燃焼筒前端部
６４  燃焼筒下流端部
６６  流れトリップ装置
６８  流れトリップ装置
７０  間隙
７０′間隙
７０″間隙
７２  アキシアル方向延長部分
７４  （燃焼筒１４の）長手方向軸線
７６  流れトリップ装置ベース
７８  第２の流れトリップ装置
７９  後縁部
８０  第１の流れトリップ装置
８２  （第１の流れトリップ装置８０）の端部
８４  第２の流れトリップ装置
８６  （流れトリップ装置の）角部
８８  第３の流れトリップ装置
９０  断面部分
９２  断面部分
９４  断面部分
【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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【国際調査報告】
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