(57)【要約】【課題】同一線上にない冷却通路を有する点火装置スタック又はボアスコープマウントを備えたガスタービンエンジンを提供すること。【解決手段】ガスタービンエンジン（１０）の燃焼器（３０）は、燃焼室（８６）を定める燃焼ライナ（８０）を備え、該燃焼ライナ（８０）が燃焼器ライナマウント（２００）を受け入れる少なくとも１つの開口を有する。燃焼器ライナマウント（２００）は、入口軸（２１１）を定める入口（２１０）及び出口軸（２１３）を定める出口（２１２）を有して定められる少なくとも１つの冷却通路（２０８）を有することができ、入口軸（２１１）が出口軸（２１３）と同一線上になく、燃焼器ライナマウント（２００）及び点火装置又はボアスコーププラグのような隣接する燃焼構成要素（９７）のうちの少なくとも１つに増強した冷却を提供する。【選択図】      図１
2017110903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）の燃焼器（３０）であって、
燃焼室（８６）を定め、少なくとも１つの開口を有する燃焼ライナ（８０ｂ）と、
前記燃焼ライナ（８０ｂ）の少なくとも１つの開口にて受けられた燃焼器ライナマウント（２００）と、
を備え、前記燃焼器ライナマウント（２００）が、入口軸（２１１）を定める入口（２１０）及び出口軸（２１３）を定める出口（２１２）を有して前記入口軸（２１１）が前記出口軸（２１３）と同一線上にない前記燃焼器ライナマウント（２００）内に定められる少なくとも１つの冷却通路（２０８）を含み、
前記燃焼器（３０）が更に、
前記燃焼器ライナマウント（２００）に受けられ、前記出口（２１２）に隣接し且つ前記燃焼室（８６）と位置合わせされた内側部分（９８）を有する燃焼器構成要素（９７）を備え、これにより、前記燃焼ライナ（８０ｂ）の外部にある冷却空気の流れが前記入口（２１０）に提供され、前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）を通過して前記出口（２１２）から流出し、前記燃焼器ライナマウント（２００）及び前記燃焼器構成要素（９７）のうちの少なくとも１つを冷却するようになる、燃焼器（３０）。
【請求項２】
前記燃焼器構成要素（９７）が、点火装置又はボアスコーププラグを含み、前記燃焼器ライナマウント（２００）が、点火装置スタック又はボアスコーププラグマウントを含む、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【請求項３】
前記燃焼器ライナマウント（２００）が、前記燃焼ライナ（８０ｂ）の少なくとも１つの開口の周りにスタック関係で軸方向に整列して配置された、タワー（２０２）、タワーキャップ（２０４）及びフェルール（２０６）を含む、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【請求項４】
前記燃焼器ライナマウント（２００）の少なくとも１つの冷却通路（２０８）が、前記タワー（２０２）、前記タワーキャップ（２０４）及び前記フェルール（２０６）のうちの少なくとも１つ内に定められる、請求項３に記載の燃焼器（３０）。
【請求項５】
前記燃焼器ライナマウント（２００）に定められる前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）が、前記入口（２１０）及び前記出口（２１２）の間に配置される弓状部分（２１４）を含む、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【請求項６】
前記燃焼器ライナマウント（２００）に定められる前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）が、前記入口（２１０）及び前記出口（２１２）の間に配置される角度付き部分（２１４）を含む、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）が、前記入口（２１０）及び前記出口（２１２）の間で方向の変化部（２１４）を含む、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）が、前記入口（２１０）及び前記出口（２１２）の間で複数の内側寸法を有する、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）が、前記入口（２１０）から前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）内に延びる少なくとも１つの狭窄テーパー部（２１８）と、前記出口（２１２）から前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）内に延びる拡大テーパー部（２２０）とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）が、マニホルド（２２６）を含み、該マニホルド（２２６）が、前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）を通って、前記マニホルド（２２６）に流体接続された前記少なくとも１つの冷却通路（２０８）の複数の出口（２１２）に通過する空気を分配する、請求項１に記載の燃焼器（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一線上にない冷却通路を有する点火装置スタック又はボアスコープマウントを備えたガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジン、特にガス又は燃焼タービンエンジンは、回転ブレード及び固定ベーンのペアを含む一連の圧縮機段を通じて入口空気を圧縮して、燃料が加えられて燃焼する燃焼器に入り、次いで複数のタービンブレード及びベーンに送られる回転エンジンである。圧縮機段において、ブレードは、ロータから流路内に延び、ベーンは、ステータに装着される。ガスタービンエンジンは、陸上及び海上移動、並びに発電用として使用されているが、最も一般的には、ヘリコプターを含む航空機などの航空用途で使用されている。ガスタービンエンジンは、陸上及び海上移動、並びに発電用として使用されているが、最も一般的には、ヘリコプターを含む航空機などの航空用途で使用されている。航空機及びヘリコプターにおいて、ガスタービンエンジンは、移動体の推進に使用される。
【０００３】
ガスタービンエンジンの燃焼器は通常、燃焼器において燃料を点火する点火装置を有し、また、多くの場合、保守技術員がガスタービンエンジンの内部を見ることを可能にする１又はそれ以上のボアスコープポートを有する。点火装置組立体は通常、燃焼器内で点火装置を整列させ且つ外側ケースと高温側流路との間の熱膨張差を許容する一連のスタックされた構成要素を含む。更に、各ボアスコープポートは、ボアスコーププラグにより閉鎖される一連のスタックされた構成要素を含む。ボアスコーププラグは、ガスタービンエンジンの全ての領域において存在する。これらボアスコーププラグは、圧縮機の後方段、燃焼器並びにタービンにおいて冷却が必要となる可能性がある。作動温度が高いことに起因して、通常は、点火装置及びボアスコープポートへの構成要素に冷却孔が設けられ、これらの構成要素に対する過剰温度及び損傷を防ぐことを試みている。点火装置及びボアスコープポートを冷却する現行の試みは、３，０００°Ｆを超える温度を有する可能性があるガスタービンエンジン内部の高温側流路に直近した領域にて点火装置、ボアスコープポート、及びその対応するマウントに対して十分な冷却を提供していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，２１６，４８８号明細書
【発明の概要】
【０００５】
１つの態様において、本発明の種々の実施形態は、ガスタービンエンジンの燃焼器に関し、燃焼器は、燃焼室を定め、少なくとも１つの開口を有する燃焼ライナと、燃焼ライナの少なくとも１つの開口にて受けられた燃焼器ライナマウントと、を備え、燃焼器ライナマウントが、入口軸を定める入口及び出口軸を定める出口を有して入口軸が出口軸と同一線上にない燃焼器ライナマウント内に定められる少なくとも１つの冷却通路を含み、燃焼器が更に、燃焼器ライナマウントに受けられ、出口に隣接し且つ燃焼室と位置合わせされた内側部分を有する燃焼器構成要素を備え、これにより、燃焼ライナの外部にある冷却空気の流れが入口に提供され、少なくとも１つの冷却通路を通過して出口から流出し、燃焼器ライナマウント及び燃焼器構成要素のうちの少なくとも１つを冷却するようになる。
【０００６】
別の態様において、本発明の種々の実施形態は、少なくとも１つの冷却通路が定められる燃焼器ライナの少なくとも１つの開口に受けられるガスタービンエンジンの燃焼器ライナマウントに関し、少なくとも１つの冷却通路は、燃焼器ライナマウントの外装部にて入口軸を定める入口と、燃焼器ライナの内側部にて出口軸を定める出口とを有し、少なくとも１つの冷却通路は、入口端部と出口端部との間に垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分を有する。
【０００７】
別の態様において、本発明の種々の実施形態は、ガスタービンエンジンの燃焼器に関し、燃焼器は、燃焼室を定め、少なくとも１つの開口を有する燃焼ライナと、燃焼ライナの少なくとも１つの開口にて受けられた燃焼器ライナマウントと、を備え、燃焼器ライナマウントが、燃焼器ライナマウント内に定められる少なくとも１つの冷却通路を含み、該少なくとも１つの冷却通路が、入口端部と出口端部との間に垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分を有し、上記燃焼器が更に、燃焼ライナの少なくとも１つの開口の周りにスタック関係で軸方向に整列して配置されたタワーとタワーキャップとフェルールとを含む燃焼器ライナマウントに受けられた燃焼器構成要素を備え、燃焼器構成要素が、出口に隣接し且つ燃焼室と位置合わせされた内側部分を有し、これにより、燃焼ライナに隣接して流れる冷却空気が、入口端部内で部分的に受けられ、少なくとも１つの冷却通路を通過して出口端部から流出して、燃焼器ライナマウント及び燃焼器構成要素のうちの少なくとも１つを冷却するようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】点火装置タワースタックなどの燃焼器ライナマウントを例示した、図１からのガスタービンエンジンの燃焼セクションの拡大概略断面図。
【図３】燃焼室に延びた点火装置部分を例示した、図２の領域Ａの断面図。
【図４】燃焼器ライナマウントに複数の冷却通路を備えた燃焼室に延びた点火装置の先端を示す、点火装置及び点火装置タワースタックを例示する図３のＩＶでマークされた領域の拡大部分図。
【図５】本発明の１つの実施形態による冷却通路を例示した、図４に示す点火装置タワーの一部の部分斜視図。
【図６】冷却通路の別の図を示す、図５の断面Ｖ−Ｖの断面図。
【図７】冷却通路の第２の実施形態による、図１〜４に示した燃焼器ライナマウントの一部の部分斜視図。
【図７Ａ】図７の向きと同様であるが、図示のようにテーパー付き出口が設けられた図７の冷却通路の代替の実施形態を示す部分斜視図。
【図８】燃焼器ライナマウント及び燃焼器構成要素の非直線的な冷却通路の一実施例を示す断面図であり、冷却通路はまたこの断面において直線的であってもよく、テーパー付き入口、テーパー付き出口、又はテーパー付きと直線的又は非直線的な経路の何らかの組み合わせを有することができることは理解されるであろう。
【図９】第３の実施形態による、燃焼器ライナマウント内に設けられ、ガスタービンエンジンの事前インピンジメントキャビティからの冷却空気を受ける多方向冷却通路を例示した部分断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態による冷却通路を例示した、図９の燃焼器ライナマウントの一部の部分斜視図。
【図１１】エンジンのライナ冷却のために供給されるポストインピンジメント燃焼器ライナの冷却流から冷却空気を受け取る冷却通路を備えた、燃焼器ライナマウントの部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の記載される実施形態は、タービンエンジンにおいて空気流を送ることに関連したシステム、方法及び他の装置に関する。説明の目的で、本発明は、航空機ガスタービンエンジンに関連して記載される。しかしながら、本発明は、これに限定されず、他の移動体用途、及び非移動体産業、商用及び住宅用途などの非航空機用途において一般的に応用することができることは理解されるであろう。
【００１０】
更に、本発明は、点火装置に関連記載されるが、これは限定と解釈すべきではなく、本発明は、ボアスコーププラグ又はその関連のハードウェアのような他の燃焼器構成要素にも同様に適用可能であることは、理解されたい。
【００１１】
本明細書で使用される場合、用語「前方」又は「上流側」は、エンジン入口に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン入口により近接していることを意味する。用語「後方」又は「下流側」は、エンジン中心線に対してエンジンの後方又は出口に向けた方向を意味する。
【００１２】
加えて、本明細書で使用される用語「半径方向」及び「半径方向に」とは、エンジンの長手方向軸線とエンジン外周との間に延びる寸法を意味する。この設計では、二次燃焼ガスから半径方向外向きでより高圧になる。
【００１３】
全ての方向性の言及（例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、横、前、後、上部、底部、上方、下方、垂直、水平、時計回り、反時計回り）は、読み手の本発明の理解を助けるために識別の目的で使用しているに過ぎず、特に位置、向き、又は本発明の用途に関して限定するものではない。接続に関する言及（例えば、取り付け、結合、接続、及び接合）は、広義に解釈すべきであり、別途指示されていない限り、一群の要素間の中間部材及び要素間の相対移動を含むことができる。従って、接続に関する言及は、必ずしも２つの要素が直接的に接続されて互いに対して固定されていることを意味するものではない。例示的な図面は、単に例証の目的のものであり、本明細書に添付される図面中に示されている寸法、位置、順序及び相対サイズは変えることができる。
【００１４】
図１は、航空機用のガスタービンエンジン１０の概略断面図である。エンジン１０は、前方１４から後方１６に延びた略長手方向に延びる軸線又は中心線１２を有する。エンジン１０は、下流側直列流れ関係で、ファン２０を含むファンセクション１８と、ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機２４及び高圧（ＨＰ）圧縮機２６を含む圧縮機セクション２２と、燃焼器３０を含む燃焼セクション２８と、ＨＰタービン３４及びＬＰタービン３６を含むタービンセクション３２と、排気セクション３８と、を含む。
【００１５】
ファンセクション１８は、ファン２０を囲むファンケーシング４０を含む。ファン２０は、中心線１２の周りに半径方向に配置された複数のファンブレード４２を含む。ＨＰ圧縮機２６、燃焼器３０、及びＨＰタービン３４は、燃焼ガスを発生するエンジン１０のコア４４を形成する。コア４４は、ファンケーシング４０と結合することができるコアケーシング４６により囲まれる。
【００１６】
エンジン１０の中心線１２の周りに同軸方向に配置されたＨＰシャフト又はスプール４８は、ＨＰタービン３４をＨＰ圧縮機２６に駆動可能に接続する。より大きな直径の環状ＨＰスプール４８内にエンジン１０の中心線１２の周りに同軸方向に配置されたＬＰシャフト又はスプール５０は、ＬＰタービン３６をＬＰ圧縮機２４及びファン２０に駆動可能に接続する。スプール４８，５０の一方又は両方に装着されて共に回転するエンジン１０の部分はまた、個々に又は全体的にロータ５１と呼ばれる。
【００１７】
ＬＰ圧縮機２４及びＨＰ圧縮機２６はそれぞれ、複数の圧縮機段５２，５４を含み、ここでは圧縮機ブレード５８のセットが固定圧縮機ベーン６０，６２（ノズルとも呼ばれる）の対応するセットに対して回転して、段を通過する流体ストリームを圧縮又は加圧する。単一の圧縮機段５２，５４において、複数の圧縮機ブレード５６，５８は、リング状に設けることができ、ブレードプラットフォームからブレード先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延びることができるが、対応する固定圧縮機ベーン６０，６２は、回転ブレード５６，５８の下流側に隣接して位置付けられる。図１に示されるブレード、ベーン、及び対応する圧縮機段の数は、単に例証として選択されており、他の数も実施可能である点に留意されたい。圧縮機の段におけるブレード５６，５８は、ディスク５３に装着することができ、該ディスクは、ＨＰスプール４８及びＬＰスプール５０の対応するスプールに装着される。ベーン６０，６２は、ロータ５１の周りに円周方向配列でコアケーシング４６に装着される。
【００１８】
ＨＰタービン３４及びＬＰタービン３６はそれぞれ、複数のタービン段６４，６６を含み、ここではタービンブレード６８，７０のセットが、固定タービンベーン７２，７４（ノズルとも呼ばれる）の対応するセットに対して回転して、段を通過する流体ストリームからエネルギーを抽出する。単一のタービン段６４，６６において、複数のタービンブレード６８，７０をリング状に設けることができ、ブレードプラットフォームからブレード先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延びることができ、他方、対応する固定タービンベーン７２，７４は、回転ブレード６８，７０の下流側に隣接して位置付けられる。図１に示されるブレード、ベーン、及びタービン段の数は、単に例証として選択されており、他の数も実施可能である点に留意されたい。
【００１９】
作動時には、回転ファン２０は、周囲空気をＬＰ圧縮機２４に供給し、次いで、該ＬＰ圧縮機２４は、加圧した周囲空気をＨＰ圧縮機２６に供給して、該ＨＰ圧縮機２６が周囲空気を更に加圧する。ＨＰ圧縮機２６からの加圧空気は、燃焼室３０において燃料と混合されて点火され、これにより燃焼ガスを発生する。これらのガスからＨＰタービン３４によって幾らかの仕事が取り出され、これによりＨＰ圧縮機２６を駆動する。燃焼ガスは、ＬＰタービン３６に排出され、該ＬＰタービン３６が追加の仕事を抽出してＬＰ圧縮機２４を駆動し、最終的に排気ガスは、排気セクション３８を介してエンジン１０から排出される。ＬＰタービン３６を駆動することにより、ＬＰスプール５０を駆動して、ファン２０及びＬＰ圧縮機２４を回転させる。
【００２０】
ファン２０によって供給される周囲空気の一部は、エンジンコア４４をバイパスし、エンジン１０の一部分、特に高温部分の冷却に使用され、及び／又は航空機の他の態様の冷却又は動力供給に用いることができる。タービンエンジンの関連において、エンジンの最も高温の部分は燃焼器３０であり、ロータシステムにおいて仕事が抽出されて、冷却空気が高温の流路に取り込まれるので、燃焼器３０の下流側で温度が低下する。第１のＨＰタービンノズル３４を有するタービンセクション３２は、燃焼セクション２８の直ぐ下流側にあるので最も高温の部分である。冷却流体の他の供給源は、限定ではないが、ＬＰ圧縮機２４又はＨＰ圧縮機２６から吐出される流体とすることができる。
【００２１】
図２は、図１の圧縮機セクション２２の末端からタービンセクション３２にわたる燃焼セクション２８の概略側断面図である。燃焼器３０は、ＨＰ圧縮機２６及びＨＰタービン３４と流体連通して燃焼室８６を定める燃焼内側及び外側ライナ８０ａ及び８０ｂを含む。燃料源８８は、供給ライン９２を通じて所定供給量の燃料９０を燃料−空気ミキサ９６に提供する。燃料−空気ミキサ９６において、燃料９０とＨＰ圧縮機２６からの所定供給量の圧縮空気９４とを混合して、燃料−空気混合気を生成する。燃焼外側ライナ８０ｂに配置された点火装置として例示的に示される燃焼器構成要素９７は、燃料−空気混合気を点火して燃焼プロセスが開始され、高温ガスＨの流れ生成する。燃焼プロセスが開始されると、点火が完了する。燃料−空気ミキサ９６は、圧縮空気９４と燃料９０の安定した供給により燃焼プロセスを持続するよう構成される。燃焼室８６において、圧縮された冷却空気９４が燃焼室８６内で燃料９０と混合されて点火されるときに、エネルギーを放出する。燃焼器３０からの結果として生じる高温ガスＨの流れは、タービンブレード６８，７０にわたって配向されて、タービンブレード６８，７０の回転を引き起こす。作動流体の流れのエネルギーは、機械的エネルギーに変換される。
【００２２】
本明細書及び関連の図面は、点火装置に関するものであるが、本発明はこれに限定されない点は理解されたい。ボアスコーププラグなどの追加の構成要素はまた、プラグが組み付けられる外側ライナにおける孔の周辺で同様の冷却を必要とする場合がある。典型的なガスタービンエンジンは、燃焼器において少なくとも２つの点火装置と、最小限少なくとも１つのボアスコーププラグとを有するが、本発明の範囲から逸脱することなく、ガスタービンエンジンにおいて追加の又はより少ない点火装置又はボアスコーププラグを利用することができることは、当業者には理解されるであろう。多くの場合、燃焼器において２から６個の範囲のボアスコーププラグ、並びにＨＰ圧縮機、ＨＰタービン及びＬＰタービンにおいて追加のプラグが存在する。これらのプラグの一部又は全ては、当業者には明らかなように、本発明に関して本明細書で記載される特徴要素を含むことができる。但し、点火装置は、燃焼器構成要素の一例であり、本発明の概念を読み手が理解するのを助けるために利用される。
【００２３】
ここで図３を参照すると、外側ライナ８０ｂから延びる燃焼器構成要素９７の断面図が示される。燃焼器構成要素９７は、点火装置タワースタックとして例示的に示される燃焼器ライナマウント２００内に配置され、該点火装置タワースタックは、点火装置タワー２０２、タワーキャップ２０４及びフェルール２０６を含み、以下ではこれらを総称して「点火装置タワースタック」と呼ぶことができる。点火装置タワー２０２、タワーキャップ２０４及びフェルール２０６は、スタックした関係で軸方向に整列して配置される。燃焼器ライナマウント２００は、実質的に環状とすることができ、燃焼器３０のライナ８０ｂにおいて開口２０７を定める。燃焼器構成要素９７の先端９８は、開口２０７に受けられる点火装置タワースタック２００内に配置される。
【００２４】
図４は、燃焼器ライナマウント２００の拡大図を示す。図４にて最も分かるように、点火装置タワー２０２は、外側燃焼ライナ８０ｂに装着することができる。点火装置タワーキャップ２０４は、外側燃焼ライナ８０ｂの反対側で点火装置タワー２０２に装着され、点火装置タワー２０２とタワーキャップ２０４との間に環状ギャップ２０５を定める。フェルール２０６は、ギャップ２０５内に部分的に配置され、点火装置タワー２０２とタワーキャップ２０４との間にフェルール２０６を固定する。フェルール２０６は更に、タワーキャップ２０４の上方に延びるテーパー付きフランジ２０３を含む。従って、点火装置タワースタックをスタック配列することは、理解することができる。点火装置タワースタック２００の各要素は、燃焼器構成要素９７を燃焼室８６に提供するため開口２０７が定められるように環状とすることができる。
【００２５】
本出願の図面では、本発明を例示するため点火装置タワースタック内で点火装置の使用を示しているが、点火装置及び燃焼ライナ８０の点火装置タワースタックは例示であり、限定として解釈すべきではないことは、当業者には理解されるであろう。或いは、開口２０７はまた、作動中にボアスコーププラグによって通常は閉鎖されているボアスコープ開口を含むことができる。例えば、当業者は、本明細書で記載される燃焼器ライナマウント及び燃焼器構成要素を冷却する概念をボアスコーププラグに適用するために、単にボアスコーププラグを点火装置と置き換えるだけでよいことになる。
【００２６】
図５〜１１は、燃焼器ライナマウント２００の少なくとも１つの構成要素内に配置された１又はそれ以上の冷却通路２０８の幾つかの実施例を示している。図５〜１１に示した実施形態は、冷却通路２０８を垂直方向にオフセットした又は同一線上にない方式で編成した別個の６つの実施形態を示すことを理解されたい。従って、冷却通路２０８は、垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分並びに例えば全体的に同一線上にないその入口及び出口を少なくとも部分的に含むことができる。
【００２７】
図５〜１１において、別個の実施形態は、互いに実質的に同様とすることができ、同様の要素は、同様の符号で識別されることになる。図示の冷却通路２０８は、単に例証の目的のものであり、本発明の限定として解釈すべきではないことは、理解されるであろう。冷却通路２０８の他の変形形態及び構成は、当業者には明らかであろう。更に、冷却通路２０８は、例証として、点火装置タワー２０２、タワーキャップ２０４、フェルール２０６、又はこれらの組み合わせ内に設けられて図示されている。これらは、特定の実施例であり、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。更に、冷却通路２０８は、本発明の範囲から逸脱することなく、点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６のうちの１又はそれ以上にわたって延びることができる。燃焼器ライナマウント２００内に形成された冷却通路２０８は、点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６の一部を対流冷却し、並びに例えば点火装置先端９８のような燃焼器構成要素９７の機能的部分に冷却空気を放出することができる点を理解されたい。空気冷却通路２０８は、燃焼器ライナマウント２００及び燃焼器構成要素９７の両方に冷却を提供するため同一線上にない又はオフセットした通路を含むことができる。点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６は、該点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６内の複雑な冷却通路形状を提供するために、非限定的な実施例において、レーザ孔開け、金属プリンティング、又は適応型製造法などのあらゆる好適な製造プロセスにより形成できることは理解されるであろう。
【００２８】
図５〜１１において、冷却通路２０８は、入口２１０及び出口２１２を有する燃焼器ライナマウント２００に設けられる。入口２１０は、燃焼室８６の外部から冷却空気を受け入れるため、点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６のうちの１つの外装部に配置される。出口２１２は、好ましくは、燃焼器構成要素９７が燃焼器ライナマウント２００内に配置されたときに燃焼器構成要素９７とほぼ一致して燃焼器ライナマウント２００の外装部に配置される。
【００２９】
冷却空気は、燃焼器ライナの事前インピンジメント部分又は燃焼器ライナのポストインピンジメント部分から提供することができ、冷却空気が燃焼器ライナマウント２００に送られる特定の方式は、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、却空気が燃焼器ライナマウント２００に送られるあらゆる方式が本発明の範囲内にある点を理解されたい。
【００３０】
燃焼器構成要素９７が燃焼器ライナマウント２００内に受けられたときに該燃焼器構成要素９７に冷却を提供するために、出口２１２は、一実施例において点火装置先端９８などの燃焼器構成要素９７の機能的端部にほぼ隣接して位置付けられる。燃焼器構成要素９７の機能的端部は、燃焼器ライナマウント２００に設けられた少なくとも１つの冷却通路２０８の出口２１２に隣接して配置される。別の実施例において、燃焼器構成要素９７がボアスコーププラグである場合、燃焼器ライナマウント２００の出口２１２は、ボアスコーププラグの内側部分に隣接して配置されて、燃焼室８６内で高温に晒されるボアスコーププラグの部分、又はボアスコーププラグが存在するベーン間のタービン外壁に冷却空気を提供するようにする。
【００３１】
更に、冷却空気が入口２１０から出口２１２まで通過すると、冷却通路２０８は、燃焼器ライナマウント２００及び出口２１２を通じて燃焼器構成要素９７に増強した対流冷却を供給することができる。この増強した対流冷却が提供される１つの実施例は、入口２１０と出口２１２の間の冷却通路２０８の垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分を備える。垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分は、例えば、入口軸２１１を定める入口２１０と、出口軸２１３（図６を参照）を定め入口軸２１１が出口軸２１３と同一線上にないようにした出口２１２とを有することにより定めることができる。入口２１０及び出口２１２がオフセットした状態では、これらの間の経路の長さ及びひいては表面積がより大きくなり、入口２１０及び出口２１２を通過する冷却空気の間で対流が生じることになる。
【００３２】
具体的に図５〜６を参照すると、本発明の１つの実施形態に従ってタワー２０２内に少なくとも１つの冷却通路２０８が設けられる。３つの冷却通路２０８が示されているが、本発明の範囲内で追加の又はより少ない冷却通路２０８が企図される点は理解されたい。各冷却通路２０８は、入口２１０から垂下部分２１４まで内側に延びて、該垂下部分２１４は、周辺延長部２１６と流体連通し、出口２１２にて終端する。垂下部分２１４及び周辺延長部２１６は、互いに直交するか、又は角度方向にオフセットすることができる。このようにして、冷却通路２０８は、垂直に向いた入口２１０から構成要素２０２，２０４，２０６の垂直面に冷却空気を提供することができる。加えて、対流冷却は、構成要素の周辺延長部２１６に提供された後、冷却空気が出口２１２から流出して燃焼器構成要素９７に向かって配向される。
【００３３】
図７は、燃焼器ライナマウント２００の点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６のうちの１つ、すなわち、燃焼器タワー２０２に設けられる冷却通路２０８の第２の実施形態を示す。この実施形態において、入口２１０は、冷却通路２０８に収束するテーパー２１８を備えている。収束するテーパー２１８は、断面積が減少し、最小断面積でノズル２２２を定める。ノズル２２２において収束するテーパー２１８の反対側では、冷却通路２０８は、出口２１２に向かって発散するテーパー２２０を含む。このようにして、追加の対流冷却は、入口２１０の収束するテーパー２１８及び出口２１２の発散するテーパー２２０によって提供される追加の表面積を通じて構成要素２０２，２０４，２０６の本体に提供することができる。加えて、ノズル２２２は、冷却通路２０８の出口２１２に向けて配向される出口空気流の速度が低下又は最小になるように、空気流を制限する調量セクションを提供する。図７Ａは、出口２１２に隣接してテーパー付き出口部分を備えた、図７の冷却通路の代替の実施形態を示す。
【００３４】
第３の実施形態において、図８に示すように、冷却通路２０８は、弓状の断面を有し、ここで傾斜付き湾曲部２２４は、エンジン中心線に対して入口２１０と出口２１２との間に減少する半径方向高さを含む。入口２１０と出口２１２との間の傾斜付き湾曲部２２４はまた、図７の収束するテーパー２１８及び発散するテーパー２２０と同様のテーパー付き部分を有して、傾斜付き湾曲部２２４が収束又は発散する断面並びにノズルを含み、流量をそれぞれ調量して、冷却通路２０８からの流出速度を制御することができる。
【００３５】
図９を参照すると、燃焼器ライナマウント２００の第４の実施形態が示され、ここでは冷却通路２０８が、点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６又は１つよりも多い構成要素２０２，２０４，２０６の間を通過している。入口２１０は、タワー２０２に形成することができ、冷却通路２０８は、垂下部分２１４及び周辺延長部２１６に送り込まれて、出口２１２にて終端する。複数の入口２１０は、燃焼器タワー２０２のベースの周りに配置されて、フェルール２０６内の燃焼器構成要素９７に提供されることになる冷却空気を複数の出口２１２に供給することができる点は企図される。
【００３６】
図９に例示する第４の実施形態は、タワー２０２における冷却通路２０８を示しているが、冷却通路２０８は、点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６の何れか又はこれらの組み合わせから始まり、又は通過し、或いは出ることができ、例図及び添付の明細書によって限定されるものではない点は理解されたい。
【００３７】
図１０において、冷却通路２０８の第５の実施形態が、より詳細に示されており、ここではプレナム又はマニホルド２２６が１又はそれ以上の冷却通路２０８のベース部２２８に設けられ、燃焼器タワー２０２のベース部２２８に配置された１又はそれ以上の出口１２１に冷却空気を提供できるようにすることができる。図１０において、出口２１２は、マニホルド２２６と流体連通し、１つの冷却通路２０８が複数の出口２１２と流体連通できるようになる。図１０で分かるように、冷却通路２０８を通って移動する冷却空気は、ライナ８０ｂの高温のコーナー部に衝突した後に出口２１２から流出し、該出口１２１は、冷却空気を出口２１２に直近のライナ８０ｂの半径方向部分に配向し、次いで、何れかの燃焼器構成要素９７（図１０の向きでは図示されない）上に配向する。
【００３８】
加えて、冷却通路２０８は、入口２１０に隣接し、該入口２１０から遠位部分においてプレナム２２６に向けて収束するテーパー付き部分２１８を有することができる。冷却通路２０８は、冷却通路２０８内の冷却空気の流れを制限又は設定する調量機能（図１０においては最小面積の垂下部分２１４で示されるような）を有することができる。当業者には明らかなように、非限定的な実施例において矩形、丸みのある形状、及び他の多角形状を含む、冷却通路２０８のあらゆる断面特徴要素を利用することができる。冷却通路２０８の別の実施形態は、大面積出口２１２を含むことができ、所定の出口により設定することができる所与の速度の空気で構成要素２００と燃焼器構成要素９７との間のギャップ２０７を充填又はパージするための低速の空気を提供する。これにより、冷却通路２０８内の制限流を設定することができ、出口速度が出口２１２の面積によって決定される。
【００３９】
図１１を参照すると、燃焼器ライナマウント２００を構成する点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６を通る空気冷却通路２０８の第６の実施形態が示される。この実施形態において、冷却空気は、図９〜１０に示す事前インピンジメントとは対照的に、燃焼器３０のポストインピンジメントキャビティ２４０から提供される。図１１において、冷却通路２０８は、燃焼器３０のライナ８０ｂのポストインピンジメントキャビティからの入口２１０を有し、ライナ８０ｂを通って点火装置タワー２０２及び燃焼器タワーキャップ２０４に上方に延びる。冷却通路２０８は、横方向部分２４２と、湾曲部分２４４とを有し、垂下部分２１４及び垂直部分２１６に延びて、出口２１２にて終端する点は理解されたい。
【００４０】
当業者には理解されるように、燃焼器ライナマウント２００を構成する点火装置タワースタック２０２，２０４，２０６のうちの１又はそれ以上並びに図１１の実施形態に示される外側ライナバッフル２４６に設けられる冷却通路２０８の数は、何れも所与の用途に合わせて選択することができ、冷却通路２０８の特定の数は、例証であり、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。本明細書で記載される垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分を冷却通路に備えることにより、冷却空気の効率が改善される。燃焼器構成要素２００の高温領域及び燃焼器外側ライナ８０ｂの内側高温側流路に近接して対流冷却を提供することに加えて、フェルールに隣接する金属の温度もまた、燃焼器ライナマウント２００を含む点火装置タワースタック２０２〜２０６の１又はそれ以上内に設けられる冷却通路２０８の延長した長さ及び垂直方向にオフセットした又は同一線上にない特性によって低下させることができる。冷却通路２０８の延長した長さ、方向の変更、及び内部断面積の変化は、燃焼器ライナマウント２００及び燃焼器構成要素９７を構成する点火装置タワースタックの冷却及びパージのための冷却効率を向上し、より大きな対流表面積を提供する。
【００４１】
冷却通路２０８の垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分は、弓状部分、角度付き部分、方向変化、離散的内側寸法、狭窄又は収束テーパー、拡大又は発散テーパー、及び記載され又は図示されたようなマニホルドのうちの１又はそれ以上を含むことができる点を理解されたい。冷却通路２０８の垂直方向にオフセットした又は同一線上にない部分は、冷却の改善のため、冷却効率の向上又は対流表面積の増大を提供する点を理解されたい。冷却の改善は、燃焼器ライナマウント又は燃焼構成要素並びに追加の中間接続要素に適用することができる。冷却の改善は、作動に伴う高温から生じる損害又は損傷を生じることが多い局所的温度を低下させることができる。従って、製品寿命及び翼上時間が増大する。
【００４２】
本発明は、燃焼器ライナマウント２００に設けられる流路を含み、該流路は、冷却通路の入口と対応する出口との間の垂直方向距離の変化を有することができ、これは、燃焼器構成要素９７に直近して冷却空気の出口を配置し、具体的には、燃焼器構成要素９７の一部を高温側流路の直近に配置する正味影響を有する。加えて、冷却通路がとる経路はまた、高温側流路の直近の部分においても燃焼器ライナマウント２００を構成する要素の１又はそれ以上を通じて冷却を提供する。
【００４３】
本発明の要素は、ガスタービンエンジンの燃焼器の関連で説明してきたが、燃焼器ライナマウント２００及び燃焼器構成要素９７はまた、ＨＰ圧縮機、ＨＰタービン、及びＬＰタービンなど、本発明の範囲から逸脱することなく、ガスタービンエンジンの他の領域に配置することができることは、当業者には理解されるであろう。当業者であれば、当該技術領域における通常の技能を用いてガスタービンエンジンの他のこれらの領域に燃焼器ライナマウント２００及び燃焼器構成要素９７を容易に配置することができるであろう。
【００４４】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本明細書で記載されるシステムを開示しており、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む本開示を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４５】
１０  エンジン
１２  中心線
１４  前方
１６  後方
１８  ファンセクション
２０  ファン
２２  圧縮機セクション
２４  低圧圧縮機
２６  高圧圧縮機
２８  燃焼セクション
３０  燃焼器
３２  タービンセクション
３４  高圧タービン
３６  低圧タービン
３８  排気セクション
４０  ファンカウル
４２  ファンブレード
４４  コア
４６  コアケーシング
４８  高圧シャフト／スプール
５０  低圧シャフト／スプール
５１  ロータ
５２  圧縮機段
５３  ディスク
５４  圧縮機段
５６  回転ブレード
５８  回転ブレード
６０  ベーン
６２  ベーン
６４  タービン段
６６  タービン段
６８  タービンブレード
７０  タービンブレード
７２  タービンベーン
７４  タービンベーン
８０ａ  内側燃焼ライナ
８０ｂ  外側燃焼ライナ
８６  燃焼室
８８  燃料源
９０  供給燃料
９２  燃料供給ライン
９４  圧縮された供給空気
９６  燃料−空気ミキサ
９７  燃焼器構成要素
９８  先端
２００  燃焼ライナマウント
２０２  点火装置タワー
２０３  テーパー付きフランジ
２０４  点火装置タワーキャップ
２０５  ギャップ
２０６  フェルール
２０７  開口
２０８  冷却通路
２１０  入口
２１１  入口軸
２１２  出口
２１３  出口軸
２１４  垂下部分
２１６  周辺部分
２１８  収束テーパー
２２０  発散テーパー
２２２  ノズル
２２４  傾斜湾曲部
２２６  マニホルド
２２８  ベース部
２４０  ポストインピンジメントキャビティ
【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７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2017110903.tif 000014
【外国語明細書】
2017110903000001.pdf