(57)【要約】【課題】シーケンシャルライナ全体の冷却方式のための所要の圧力降下を減じる。【解決手段】冷却媒体の一部３０５が、第１のセクション２００から来る冷却媒体流２０４と混合され、それによって生じた冷却媒体質量は、外側空気プレナム３０９を通って燃焼器プレナム５０１へ方向付けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン用のトランジションピースアセンブリ（１００）であって、
ガス燃焼器（５００）へ接続するために適応された一方の端部と、第１のタービン段（６００）へ接続するために適応された反対側の端部とを有するトランジションピースを備え、
前記トランジションピースは、少なくとも１つの外側ライナ（１０１）と、少なくとも１つの内側ライナ（１０２）とを有し、該内側ライナ（１０２）は、高温ガス流チャネル（１０３）を形成しており、
前記第１のタービン段（６００）の上流における前記トランジションピースアセンブリの第１のセクション（２００）は、複数の冷却開口（２０１）を有しており、
該冷却開口（２０１）を通った冷却媒体（２０２）は、外側及び内側のライナ（１０１，１０２）の間に形成されたプレナム（２０３）に進入し、冷却媒体（２０４）は、少なくとも前記トランジションピースアセンブリの前記第１のセクション（２００）に沿って流れ、
高温ガス流（１０４）に関して前記第１のセクション（２００）の上流の少なくとも１つの第２のセクション（３００）は、少なくとも１つの付加的な空気入口システム（３０１）を有し、
少なくとも１つの内側空気プレナム（３０３）と、少なくとも１つの外側空気プレナム（３０９）とを有する、前記第２のセクション（３００）の前記付加的な空気入口システム（３０１）は、冷却媒体（３０２）が、外側及び内側のライナの間に形成された空気プレナム（３０３）内へ、高温ガス流に関して２つの異なる方向で、すなわちタービンへ向かう１つの下流方向と、燃焼器へ向かう１つの上流方向とで分配されるように設計されており、
冷却媒体（３０２）の一部（３０５）は、タービン（６００）の第１段の方向に下流へ流れ、冷却媒体（３０２）の残りの部分（３０６）は、燃焼器プレナム（５０１）の方向に上流へ流れる、ガスタービン用のトランジションピースアセンブリ（１００）において、
前記冷却媒体の一部（３０５）が、前記第１のセクション（２００）から来る冷却媒体流（２０４）と混合され、それによって生じた冷却媒体質量は、外側空気プレナム（３０９）を通って前記燃焼器プレナム（５０１）へ方向付けられることを特徴とする、ガスタービン用のトランジションピースアセンブリ（１００）。
【請求項２】
前記第１のセクション（２００）は、インピンジメント冷却構成を有しており、前記第２のセクション（３００）は、対流及び／又はしみ出し冷却構成を有している、請求項１記載のトランジションピースアセンブリ。
【請求項３】
両冷却媒体部分（２０４，３０５）に関する混合ゾーン（３０７）は、前記第１のセクション（２００）と前記第２のセクション（３００）との間の移行部に配置されている、請求項１又は２記載のトランジションピースアセンブリ。
【請求項４】
前記入口空気システム（３０１）は、前記外側ライナ（１０１）の周方向に分配された少なくとも一列の入口通路管（３０１，３０１ａ，３０１ｂ）から成る、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アセンブリ。
【請求項５】
前記入口通路管は、同じ又は異なる直径又は横断面を備えて、互いに均一に分配されている、請求項４記載のトランジションピースアセンブリ。
【請求項６】
前記トランジションピースは、２つの主要な部分（２００ａ，３００ａ）、すなわちインピンジメント冷却セクション（２００ａ）と、対流冷却セクション（３００ａ）とから構成されている、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アセンブリ。
【請求項７】
一方又は両方のセクションは、しみ出し冷却開口を有する、請求項６記載のトランジションピースアセンブリ。
【請求項８】
圧縮機と、該圧縮機の下流の燃焼器とを備え、前記燃焼器の高温ガスはタービンへ送られ、前記燃焼器は、環状又は缶型燃焼器構造に基づき作動し、前記燃焼器は、請求項１から７までのいずれか１項記載のトランジションピースアセンブリを備えることを特徴とする、ガスタービン。
【請求項９】
圧縮機と、該圧縮機の下流の第１の燃焼器とを備え、前記第１の燃焼器の高温ガスは第１のタービンへ送られ、該第１のタービンからの排ガスは第２の燃焼器へ送られ、該第２の燃焼器の高温ガスは第２のタービン又は後続の蒸気サイクルへ送られ、少なくとも一方の前記燃焼器は、環状又は缶型燃焼器構造に基づき作動し、前記燃焼器は、請求項１から７までのいずれか１項記載のトランジションピースアセンブリを備えることを特徴とする、ガスタービン。
【請求項１０】
環状の燃焼室を有する第１の燃焼器は、複数の予混合バーナ又は準予混合バーナと、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９記載のガスタービン。
【請求項１１】
前記第１の燃焼器及び／又は前記第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１０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ライナに関する。
【０００２】
本発明は、基本的に、請求項１の前提部に記載の、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、後続して配置されたライナとを有する、ガスタービンの燃焼器のシーケンシャルライナに関する。
【背景技術】
【０００３】
特に燃焼器タービンインターフェースにおける、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冷却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必要がある。
【０００４】
欧州特許出願公開第２２３０４５６号明細書、特に当該文献の図１及び図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の燃焼器からの高温燃焼ガスは、欧州特許出願公開第２２３０４５６号明細書に符号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、軸方向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又はアニュラス（又は、第２のフローアニュラス）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かつトランジションピースインピンジメントスリーブの周囲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（図示せず）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アニュラス内へ通過し、最終的に、アニュラスにおける空気と混合される。この混合された空気は、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１４２６５５８号明細書を参照すると、トランジションピースアセンブリは、トランジションピースと、ライナのタービン端部に取り付けられた、包囲するインピンジメント流れスリーブとを有する。
【０００６】
インピンジメント流れスリーブは、複数のインピンジメント冷却開口を備えて形成されており、これらのインピンジメント冷却開口によって圧縮冷却空気が、インピンジメント流れスリーブと、トランジションピースの外面との間に形成されたプレナムに進入し、低温側表面におけるディンプルと相互作用する。これにより、流れスリーブは、対流冷却空気が、望みどおりにトランジションピースに沿ってタービン端部から燃焼器ライナ端部へ、ディンプル付き表面上へ方向付けられ、伝熱係数を増大し、トランジションピースの温度を低下させる。
【０００７】
概して、従来のシーケンシャルライナ冷却概念は、インピンジメント冷却を組み込んだ裏側冷却壁部を特徴とする。その他の冷却方式は、シーケンシャルライナが対流冷却技術によって冷却される所定の長さ、例えば、滑らかな、粗い又は乱流型の壁部を利用する。通常、冷却チャネルにおいて一切のクロスフローを有さない第１のインピンジメント列は、タービンインターフェースに向かって配置されている。
【０００８】
１つのインピンジメントジェットの質量流量は、局所的な駆動圧力降下によって規定される。冷却質量流量は、圧縮機出口から供給される。インピンジメント冷却されるセクションは、次いで、対流冷却技術に続いている。その結果、このようなシステムの圧力降下は、常に、１つの圧力降下原因の付加である。
【０００９】
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、比較的低いコストで冷却流を最小限に減じるため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、低い冷却流を維持するために複雑な冷却構造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。
【００１０】
加えて、シーケンシャルライナの圧力降下を低下させるための公知の解決手段は、冷却システムが燃焼システムに対して並列であるような形式で、基本的に、しみ出し冷却技術を使用する。欠点は、より高いエミッションに関連した、燃焼システム内への増大した漏れである。
【００１１】
米国特許第５８０２８４１号明細書は、ガス燃焼器へ接続するために適応された一方の端部と、第１のタービン段へ接続するために適応された反対側の端部とを有するトランジションピースを開示している。少なくとも１つの外側ライナと、少なくとも１つの内側ライナ及び内側ライナとを有する前記トランジションピースは、高温ガス流チャネルを形成している。第１のタービン段の上流におけるトランジションピースアセンブリの第１のセクションは、複数の冷却開口を有している。冷却開口を通る冷却媒体は、外側及び内側のライナの間に形成されたプレナムに進入し、冷却媒体は、少なくともトランジションピースアセンブリの第１のセクションに沿って流れる。高温ガス流に関して第１のセクションの上流の少なくとも１つの第２のセクションは、少なくとも１つの付加的な空気入口システムを有する。第２のセクション（ＦＣ）の付加的な空気入口システムは、冷却媒体が、外側及び内側のライナの間に形成された少なくとも１つの空気プレナム内へ、高温ガス流に関して異なる方向で２つの異なる方向へ、すなわち上流方向及び下流方向へ排出されるように、設計されている。
【００１２】
より関連のある材料は、以下の文献より明らかである：
欧州特許出願公開第２３７８２００号明細書；欧州特許出願公開第２１４８１３９号明細書；欧州特許出願公開０２３９０２０号明細書；米国特許出願公開第２００６／２８３１８９号明細書；特開平０９−４１９９１号公報；米国特許出願公開第２０１４／１０９５７７号明細書。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２２３０４５６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４２６５５８号明細書
【特許文献３】米国特許第５８０２８４１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第２３７８２００号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第２１４８１３９号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開０２３９０２０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００６／２８３１８９号明細書
【特許文献８】特開平０９−４１９９１号公報
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１４／１０９５７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、シーケンシャルライナ全体の冷却方式のための所要の圧力降下を減じることである。これは、シーケンシャルライナ冷却空気の本発明による経路付けを導入することによって行われる。この概念を実現することは、少なくとも、従来の解決手段と比較して、所要の圧力降下を半分にするという可能性を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の従来技術による欠点を解決するために、並列冷却概念が提案される。
【００１６】
このような場合、個々の圧力降下は増大しない。その代わりに、全体的な圧力降下は、主な原因によって与えられる。従って、全体の圧力降下を減じるための可能性が考えられる。
【００１７】
したがって、本発明の基本概念は、好適には、提案されたルーバ冷却解決手段の極めて効率的な冷却解決手段を提供することである。なぜならば、冷却剤の所定の熱ピックアップを、従来技術のパージ概念によって生ぜしめられる漏れ欠点を低下させるために説明することができるからである。
【００１８】
本発明は、ガス燃焼器へ接続するために適応された一方の端部と、第１のタービン段へ接続するために適応された反対側の端部とを有するトランジションピースを備えるガスタービン用のトランジションピースアセンブリを提案する。トランジションピースは、高温ガス流チャネルを形成した、少なくとも１つの外側ライナと少なくとも１つの内側ライナとを有している。第１のタービン段の上流における外側ライナの第１のセクションは、複数の冷却開口を有している。冷却開口を通る冷却媒体は、外側及び内側のライナの間に形成されたプレナムに進入し、冷却媒体は、トランジションピースに沿って流れる。高温ガス流に関して第１の部分の上流の少なくとも１つの第２のセクションは、少なくとも１つの付加的な空気入口システムを有する。少なくとも１つの内側空気プレナムと、少なくとも１つの外側空気プレナムとを有する第２のセクションの付加的な空気入口システムは、冷却媒体が、外側及び内側のライナの間に形成されたプレナム内へ、高温ガス流に関して２つの異なる方向で、すなわちタービンへ向かう１つの下流方向と、燃焼器へ向かう１つの上流方向とで分配されるように設計されており、冷却媒体の一部は、タービンの第１段の方向に下流へ流れ、冷却媒体の残りの部分は、燃焼器プレナムの方向に上流へ流れる。空気入口システムは、冷却媒体部分が、第１のセクションから来る冷却媒体流と混合され、それにより生じた冷却媒体質量は、外側空気プレナムを介して燃焼器プレナムへ方向付けられる。
【００１９】
加えて、このような冷却インターフェース冷却概念は、製造フレンドリーな設計解決手段をも許容する。なぜならば、このようなルーバ冷却システムの複雑な供給システムを回避することができるからである。
【００２０】
このことは、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という文脈において見られなければならない。
【００２１】
提案された基本的な解決手段は、既存の公知の製造技術、すなわち溶接及び金属薄板成形を使用することによって、高い圧力降下低減可能性を提供する。より複雑な最新式の冷却方法、すなわちＳＬＭ（選択的レーザ溶融）、ＬＭＦ（レーザ金属成形）又は精密鋳造によって行われる３Ｄタービュレータと比較して、提案された設計の複雑さは、比較的低い。
【００２２】
本発明の別の利点は、第２の空気入口が、高温方向で上流に配置されているということにある。この第２の空気入口システムは、それから生じる以下の特徴及び利点を有する：第２の空気入口システムは、空気出口領域においてすみ肉又は面取り部を備えた管から形成されており、管は、圧縮機排出空気を対流冷却システム内へ案内する。その後、上流で作用するインピンジメント領域からの前記空気冷却流は、燃焼プレナムに向かってバイパスされる。
【００２３】
本発明の別の利点は、空気入口システムが、均一に分配された、又は最適化された様々な入口条件のための様々な距離又は様々な直径又は横断面を備える、１つ又は複数の列の入口管から成り、第２の空気入口システムは、対流冷却チャネルに上流部分及び下流部分を供給する、ということにある。これに関して、高温ガス流に関する上流部分は、燃焼器プレナムにおいてバイパスセクションからの空気流と合流し、高温ガス流に関する下流部分は、バイパスシステムの始めにおいてバイパスセクションからの空気流と合流する。
【００２４】
本発明の別の利点は、様々な設計が、混合システムを最適化するための最終的な提案で導入されるということにある。すなわち、バイパス冷却流は、金属薄板によって混合穴から遮蔽されている。混合穴は、長孔を特徴とする２つの列で配置されており、混合穴の好適な配列は、互い違いである。
【００２５】
第２のゾーン冷却技術の別の主要な利点は、燃焼器ライナが２つの主要部分から構成されている場合、例えば燃焼器ライナの後にシーケンシャルライナが続いている場合、十分に一体化可能な機械的接合を許容するということである。これは、冷却セクションの第１のゾーンが、タービンインターフェースに取り付けられたシーケンシャルライナをカバーしているのに対し、冷却セクションの第２のゾーンが、高温ガス方向で上流の燃焼器ライナをカバーしていることを意味する。
【００２６】
インターフェース冷却システム、例えば後続のルーバ冷却を備えたシール／フィンガばねに供給する冷却剤は、第２ゾーン冷却システムの高温方向での下流分岐路によって提供される。これは、このようなルーバ冷却システムの極めて効率的な冷却解決手段を提供する。なぜならば、冷却剤の所定の熱ピックアップを、従来技術のパージ概念によって生ぜしめられる漏れ欠点を低下させるために説明することができるからである。このような冷却インターフェース概念は、製造フレンドリーな設計解決手段をも許容する。なぜならば、ルーバ冷却システムの複雑なシステムを回避することができるからである。
【００２７】
概して、両設計解決手段は、圧力降下低減可能性を最大化するために並列な空気冷却流の上流部分及び下流部分を有するという一般的原理に従う。
【００２８】
タービンの部分である収束されたシーケンシャルライナは、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へ、又は直接的又は間接的に第２の燃焼器へ供給される。第２の燃焼器の高温ガスは、別のタービンへ、又は直接的又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。
【００２９】
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及び／又は第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部隔離された分離する流れ燃焼領域を有する又は含む。
【００３０】
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及び／又は第２の燃焼器は缶型構造として設計されているのに対し、残りの燃焼器又は両燃焼器を、環状燃焼室として設計することができる。
【００３１】
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、及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、より高いＣＯエミッションを示すことが予測されるからである。このより進歩した構成は、さらに低い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及び燃料分配システムは、より複雑となる。
【００３２】
シーケンシャルライナ全体の冷却方式のための所要の圧力降下を減じる本発明の基本的な概念は、それだけではないが、缶型構造において（高圧タービンを有する又は有さない）２段燃焼で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。
２段燃焼に関して、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、缶型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及び第２の燃焼器は、２段の缶型−缶型構造として構成され、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、缶型構成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。
第１燃焼器は缶型構成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、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、環状の燃焼室として構成され、中間の作動するタービンを備える。
【００３３】
ガスタービンの燃焼器のための予混合バーナが設けられている場合、予混合バーナは、好適には、欧州特許出願公開第０３２１８０９号明細書及び／又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。
【００３４】
特に、前記予混合バーナは、全ての種類の液体燃料及び／又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もできることを意味している。
【００３５】
第２の又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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、気体燃料及び液体燃料のための供給チャネルとを有する、１つの完全なボディを構成する複数の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。
【００３８】
欧州特許第０７０４６５７号明細書は、ヒートジェネレータ用のバーナ配列に関する。バーナ配列は、実質的に、燃焼空気流のための、実質的に欧州特許出願公開第０３２１８０９号明細書によるスワール発生器及び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設けられた混合経路とから成る。前記混合経路は、トランザクションダクトを有する。トランザクションダクトは、前記スワール発生器において形成された流れを、前記トランジション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引き渡すために、流れ方向で経路の第１の部分内に延びている。
【００３９】
続いて、図面に関連した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】
【００４０】
【図１】従来技術によるトランジションピースの概略図を示している。
【図２】第１のインピンジメント冷却部と、後続の対流冷却部とを有する冷却空気システムを備えるトランジションピースに沿った断面図を示している。
【図３】対流冷却部に沿って分配された一列の入口管を有する冷却空気システムを備えるトランジションピースの概略図を示している。
【図４】対流冷却部に沿って分配された２列の入口管を有する冷却空気システムを備えるトランジションピースの概略図を示している。
【図５】バイパスシステムの始めにおいてバイパスセクションからの空気流と合流する高温ガス流に関する下流部分の概略図を示している。
【図６】バイパスシステムの始めにおいてバイパスセクションからの空気流と合流する高温ガス流に関する下流部分の別の概略図を示している。
【図７】インピンジメント冷却システムと、重ね合わされた対流冷却システムとを有する冷却空気システムを備えるトランジションピースの概略図を示している。
【図８】最新型のシーケンシャルライナのための並列冷却方式のための解決手段を示している。
【図９】最新型のシーケンシャルライナのための並列冷却方式のための別の解決手段を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
典型的な実施の形態の詳細な説明
図１は、従来技術によるガスタービンの燃焼器のトランジションピースアセンブリ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又はセクション２００を有する。連続して配置されたセクション３００は、対流冷却チャネル構造４００を有する。
【００４２】
概して、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、まず、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、平坦な又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、冷却される壁部分を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が、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ということが達成される。
【００４３】
図２は、ガスタービン用のトランジションピースアセンブリを示している。トランジションピースアセンブリは、トランジションピース１００を有する。トランジションピース１００は、ガス燃焼器へ接続するために適応された一方の端部５００と、第１のタービン段へ接続するために適応された反対側の端部６００とを有する。トランジションピースは、少なくとも１つの外側ライナ１０１と、高温ガス流チャネル１０３を形成した少なくとも１つの内側ライナ１０２とを有している。第１のタービン段６００の上流における外側ライナの第１のセクション２００は、複数の冷却開口２０１を有している。冷却媒体、すなわち冷却空気は、冷却開口２０１を流過し、外側及び内側のライナ１０１／１０２の間に形成されたプレナム２０３に進入し、冷却空気２０２は、隣接して配置された対流冷却セクション３００へ方向付けられる。この対流冷却セクションは、高温ガス流１０４に関して、インピンジメント冷却セクション２００の上流に配置されている。対流冷却セクション３００は、二重壁の外側ライナ３０４と、従来の内側ライナ１０２との間に形成された第１の空気プレナム３０３へ付加的な冷却空気３０２を直接に導入するための付加的な空気入口システム３０１を有しており、二重壁の外側ライナ３０４は、第２の混合空気プレナム３０９を形成している。
【００４４】
この空気入口システム３０１から冷却空気３０２の一部はタービン６００の方向に下流３０５へ流れ、残りの部分は、燃焼器５００の方向に上流３０６へ流れる。インピンジメントセクション２００からの空気冷却流２０４は、二重壁の外側ライナ３０４に沿って燃焼プレナム５０１に向かってバイパスされる。冷却空気流３０５に関するインピンジメント空気流２０４のバイパスシステムは、混合空気３０８を提供する混合ゾーン３０７を形成しており、バイパスシステムは、インピンジメントセクション２００の出口領域においてすみ肉又は面取り部２０５を備えた管から形成されている。混合空気３０８は、燃焼器プレナム５０１へ方向付けられる。
【００４５】
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、必要であれば、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。
【００４６】
図３は、図２によるトランジションピース１００を示している。空気入口システム３０１は、一列の入口通路管から成る。入口通路管は、互いに均一に分配されており、最適な様々な入口条件のために、同じ又は異なる直径又は断面を有している。
【００４７】
図４は、図２によるトランジションピース１００を示している。空気入口システム３０１は、２列の入口通路管から成る。入口通路管は、互いに均一に分配されており、最適な様々な入口条件のために、同じ又は異なる直径又は断面を有している。
【００４８】
図５及び図６は、基本的に図２のシステムによる、別の混合システムを示している。下流部分及びバイパス冷却流の、圧力が最適化された空気混合に関して（図２参照）、別の最適化された混合設計が提案されている。最適化された空気混合システムの詳細は以下の通りである：
バイパス空気冷却流は、金属薄板３１０，３１２によって、混合開口又は穴３０９，３１１から遮蔽されている。図６による混合穴３１１は、長い又はだ円形の横断面を特徴とする２つの列で配置されている。混合開口又は穴３０９，３１１の好適な配列は、互い違いである。
【００４９】
図７は、図２と同様の構造を有するトランジションピース１００を示しているが、トランジションピース１００が２つの主要部分２００ａ，３００ａから構成されている点で異なる。トランジションピース１００は、ガス燃焼器へ接続するために適応された一方の端部５００と、第１のタービン段へ接続するために適応された反対側の端部６００とを有する。トランジションピースは、少なくとも１つの外側ライナと、高温ガス流チャネルを形成した少なくとも１つの内側ライナとを有している。第１のタービン段６００の上流における外側ライナの第１のセクション２００ａは、複数の冷却開口又は穴を有している。冷却媒体、すなわち冷却空気は、冷却開口を流過し、外側及び内側のライナの間に形成されたプレナムに進入し、冷却空気は、隣接して配置された対流冷却セクション３００ａへ方向付けられる。この対流冷却セクションは、高温ガス流に関して、インピンジメント冷却セクション２００ａの上流に配置されている。対流冷却セクション３００ａは、二重壁の外側ライナと、従来の内側ライナとの間に形成された別の空気プレナムへ付加的な冷却空気を直接に導入するための付加的な空気入口システムを有している（省略された符号については図２を参照）。
【００５０】
この空気入口システムから冷却空気の一部はタービンの方向に下流へ流れ、残りの部分は、燃焼器の方向に上流へ流れる。インピンジメントセクションからの空気冷却流は、二重壁の外側ライナに沿って燃焼プレナム５０１に向かってバイパスされる。冷却空気流に関するインピンジメント空気流のバイパスシステムは、混合空気を提供する混合ゾーンを形成しており、バイパスシステムは、インピンジメントセクション２００ａの出口領域においてすみ肉又は面取り部を備えた管から形成されている。混合空気は、燃焼器プレナム５０１へ方向付けられる（省略された符号については図２を参照）。
【００５１】
図７に関する主な利点は、燃焼器ライナが２つの主要部分から構成されている場合、例えば燃焼器ライナの後にシーケンシャルライナが続いている場合、第２ゾーン冷却が十分に一体化可能な機械的接合を有するということにある。これは、冷却セクションの第１のゾーンが、タービンインターフェースに取り付けられたシーケンシャルライナをカバーしているのに対し、冷却セクションの第２のゾーンが、高温ガス方向で上流の燃焼器ライナをカバーしていることを意味する。インターフェース冷却システム、例えば後続のルーバ冷却を備えたシール／フィンガばねに供給する冷却剤は、第２ゾーン冷却システムの高温方向の下流分岐路によって提供される。これは、このようなルーバ冷却システムの極めて効率的な冷却解決手段を提供する。なぜならば、冷却剤の所定の熱ピックアップを、従来技術のパージ概念によって生ぜしめられる漏れ欠点を低下させるために説明することができるからである。このような冷却インターフェース概念は、製造フレンドリーな設計解決手段をも許容する。なぜならば、ルーバ冷却システムの複雑なシステムを回避することができるからである。
【００５２】
図８及び図９は、最新型のシーケンシャルライナのための並列冷却方式のための２つの付加的な解決手段を示している。図８は、上述の発明（図２及び図７参照）の付加的な設計スケッチを示しているのに対し、図９は、代替的な概念を示している。
【００５３】
図８によれば、対流冷却セクション３００ｂは、二重壁の外側ライナ３０４と、従来の内側ライナ１０２との間に形成された第１の空気プレナム３０３へ付加的な冷却空気３０２を直接に導入するための第１の主空気入口システム３０１（円筒状の管）を有しており、二重壁の外側ライナ３０４は、第２の混合空気プレナム３０９ａを形成している。この空気入口システム３０１（円筒状の管）から、冷却空気３０２の一部は第１の空気プレナム３０３に沿ってタービン（図示せず）の方向に下流３０５へ流れ、残りの空気は、燃焼器プレナム５０１の方向に上流３０６へ流れる。インピンジメントセクション（図示せず）からの空気冷却流２０４は、二重壁の外側ライナ３０４に沿って燃焼プレナム５０１に向かって一体的又は準一体的に流れる。
【００５４】
第１の空気プレナム３０３に沿って空気冷却流３０５は、インピンジメントセクション２００へ方向付けられ、ピンゾーン３１１を通って流れる。空気プレナム３０３に沿って流れる冷却空気の一部３０５ａは、分岐路３１０を通じて、空気冷却プレナム３０９ａ（環状のプレナム）に沿った空気冷却流３０８に接続される。冷却空気３０８は、燃焼器プレナム５０１へ方向付けられる。
【００５５】
基本的に、半径又は面取り部を備えた円筒状又はほぼ円筒状の管は、圧力降下インピンジメント冷却パターンによって置き換えられている（図８参照）。環状プレナムは、インピンジメント冷却パターンを伴う。
【００５６】
したがって、図８による解決手段は、圧力降下低減可能性を最大化するために並列空気冷却流の上流部分及び下流部分を有するという一般的原理に従う。
【００５７】
図９によれば、対流冷却セクション３００ｃは、付加的な冷却空気３０２をインピンジメント技術３１３を介して、中間ライナと内側ライナとの間に形成された空気プレナム３０３ａへ直接に導入するための第１の主空気入口システム３０１ａ（外側ライナ３０４ａの周方向における少なくとも１つの凹所）を有しており、両ライナは、第２の混合空気プレナム３０９ａによる二重壁内側空気ライナプレナム３０３ａを形成している。下方に配置された空気プレナム３０３ａに沿った冷却空気の分配に関する凹所空気入口システム３０１ａの原理は、前記円筒状の管の場合と同じである（図８参照）。冷却空気２０４は、燃焼器プレナム５０１へ方向付けられる。したがって、図９に関する解決手段は、圧力降下低減可能性を最大化するために並列空気冷却流の上流部分及び下流部分を有するという一般的原理に従う。
【符号の説明】
【００５８】
１００  トランジションピースアセンブリ
１０１  外側ライナ
１０２  内側ライナ
１０３  高温ガス流チャネル
１０４  高温ガス流
２００  インピンジメント冷却ゾーン又はセクション
２０１  冷却穴、開口
２０２  冷却空気、冷却媒体
２０３  プレナム
２０４  ２００の位置からの冷却空気
２０５  すみ肉又は面取り部
３００  第１のセクション（２００の位置）の上流の冷却セクション
３０１  付加的な空気入口システム
３０２  付加的な冷却空気
３０３  第１の空気プレナム
３０４  外側ライナ
３０５  位置３０２の下流空気流
３０６  位置３０２の上流空気流
３０７  混合ゾーン
３０８  混合空気
３０９  第２の混合空気プレナム、混合穴
３１０  金属薄板、分岐路
３１１  混合穴、ピンゾーン
３１２  金属薄板
３１３  インピンジメント技術
４００  対流冷却チャネル構造
５００  燃焼器、トランジションピースの一方の端部
５０１  燃焼プレナム
６００  第１のタービン段、トランジションピースの反対側の端部
【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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【外国語明細書】
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