(57)【要約】      （修正有）【課題】流れスリーブ、冷却用流れアニュラス、及びライナを貫通して延びる軸方向多段噴射装置の影響を低減する。【解決手段】少なくとも部分的に燃焼器１６の高温ガス経路を定める環状形状のライナ４２と、ライナの少なくとも一部を円周方向に囲む流れスリーブ５４とを含む燃焼器に関する。流れスリーブ５４は、ライナから半径方向に離間してその間に冷却用流れアニュラスを形成する。複数の燃料噴射装置組立体１０２は、流れスリーブの周りで円周方向に離間し、各々の燃料噴射装置組立体は、流れスリーブ、冷却用流れアニュラス、及びライナを貫通して半径方向に延びる。複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第１のペアの間に定められた流れスリーブの第１の部分６０は、ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出して、冷却用流れアニュラスの流れ容積を拡大するようになっている。【選択図】図２
2017166483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（１６）であって、
少なくとも部分的に前記燃焼器（１６）の高温ガス経路を定める環状形状のライナ（４２）と、
前記ライナ（４２）の少なくとも一部を円周方向に囲み、前記ライナ（４２）から半径方向に離間し、前記ライナとの間で冷却用流れアニュラス（５６）を形成する流れスリーブ（５４）と、
前記流れスリーブ（５４）の周りで円周方向に離間し、各々が前記流れスリーブ（５４）、前記冷却用流れアニュラス（５６）、及び前記ライナ（４２）を貫通して半径方向に延びる、複数の燃料噴射装置組立体（１０２）と、
を備え、
前記複数の燃料噴射装置組立体（１０２）のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体（１０２）の第１のペアの間に定められた前記流れスリーブ（５４）の第１の部分（６０）は、前記ライナ（４２）の外面（６２）に対して半径方向外向きに膨出して、前記冷却用流れアニュラス（５６）の流れ容積を拡大するようになっている、燃焼器（１６）。
【請求項２】
前記流れスリーブ（５４）の前記第１の部分（６０）は、前記冷却用流れアニュラス（５６）と流体連通する第１の複数の入口孔（８０）を定める、請求項１に記載の燃焼器（１６）。
【請求項３】
前記複数の燃料噴射装置組立体（１０２）のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体（１０２）の第２のペアの間に定められた前記流れスリーブ（５４）の第２の部分（７２）は、前記ライナ（４２）の外面（６２）に対して半径方向外向きに膨出する、請求項１に記載の燃焼器（１６）。
【請求項４】
前記流れスリーブ（５４）の前記第２の部分（７２）は、前記冷却用流れアニュラス（５６）と流体連通する第２の複数の入口孔（７４）を定める、請求項３に記載の燃焼器（１６）。
【請求項５】
前記複数の燃料噴射装置組立体（１０２）のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体（１０２）の第３のペアの間に定められた前記流れスリーブ（５４）の第３の部分（７６）は、前記ライナ（４２）の外面（６２）に対して半径方向外向きに膨出する、請求項３に記載の燃焼器（１６）。
【請求項６】
前記流れスリーブ（５４）の前記第３の部分（７６）は、前記冷却用流れアニュラス（５６）と流体連通する第３の複数の入口孔（７８）を定める、請求項３に記載の燃焼器（１６）。
【請求項７】
燃焼器（１６）であって、
少なくとも部分的に前記燃焼器（１６）の高温ガス経路を定める環状形状のライナ（４２）と、
前記ライナ（４２）の少なくとも一部を円周方向に囲み、前記ライナ（４２）から半径方向に離間し、前記ライナとの間で冷却用流れアニュラス（５６）を形成し、上流側端部及び下流側端部を有する、流れスリーブ（５４）と、
を備え、
前記上流側端部と前記下流側端部との間に定められた前記流れスリーブ（５４）の第１の部分（６０）は、前記ライナ（４２）の外面（６２）に対して半径方向外向きに膨出して、前記冷却用流れアニュラス（５６）の流れ容積を増大するようになっている、燃焼器（１６）。
【請求項８】
前記流れスリーブ（５４）の前記第１の部分（６０）は、前記冷却用流れアニュラスと流体連通する第１の複数の入口孔（８０）を定める、請求項７に記載の燃焼器（１６）。
【請求項９】
前記流れスリーブ（５４）の前記第１の部分（６０）から円周方向に離間した前記流れスリーブ（５４）の第２の部分（７２）は、前記ライナ（４２）の外面（６２）に対して半径方向外向きに膨出する、請求項７に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１０】
前記流れスリーブ（５４）の前記第２の部分（７２）は、前記冷却用流れアニュラス（５６）と流体連通する第２の複数の入口孔（７４）を定める、請求項９に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１１】
前記流れスリーブ（５４）の前記第１の部分（６０）及び前記流れスリーブ（５４）の前記第２の部分（７２）から円周方向に離間した前記流れスリーブ（５４）の第３の部分（７６）は、前記ライナ（４２）の外面（６２）に対して半径方向外向きに膨出する、請求項９に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１２】
前記流れスリーブ（５４）の前記第３の部分（７６）は、前記冷却用流れアニュラス（５６）と流体連通する第３の複数の入口孔（７８）を定める、請求項１１に記載の燃焼器（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、ガスタービン用の燃焼器に関する。より具体的には、本開示は、ガスタービン燃焼器のライナの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ガスタービンは、炭化水素燃料を燃やして窒素酸化物（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）などの空気汚染排出物を生成する。ガスタービン内の窒素分子の酸化は、燃焼器内に位置するガスの温度、並びに燃焼器の中の最も高温の領域に位置する反応物質の滞留時間に左右される。従って、ガスタービンから生じるＮＯｘの量は、燃焼器の温度をＮＯｘが生じる温度以下に維持すること又は燃焼器内の反応物質の滞留時間を制限することで低減することができる。
【０００３】
燃焼器の温度を制御する１つの手法は、燃焼前に燃料及び空気を予混合して希薄燃料−空気混合気を生成することを含む。この手法は、燃料噴射の軸方向ステージングを含み、第１の燃料−空気混合気は、燃焼器の第１の又は一次燃焼ゾーンに噴射されて点火され、高エネルギ燃焼ガスの主流を生成するようになっており、第２の燃料−空気混合気は、一次燃焼ゾーンの下流側に配置され、複数の半径方向に配向されかつ円周方向に離間した燃料噴射装置つまり軸方向多段燃料噴射装置によって、高エネルギ燃焼ガスの主流に噴射及び混合される。軸方向多段噴射により、利用可能な燃料の完全燃焼の可能性が高くなり、これによって空気汚染排出物が低減する。
【０００４】
燃焼器の作動時、燃焼室及び／又は燃焼器を通る高温ガス経路を形成する１又は２以上のライナ又はダクトを冷却する必要がある。ライナの冷却は、ライナと、該ライナを囲む流れスリーブ及び／又はインピンジメントスリーブとの間に定められた冷却用流れアニュラス又は流路を通じて加圧空気を送ることで実現される。流れスリーブの後端は、後方フレームに固定的に結合し、流れスリーブの前端は、流れスリーブが燃焼器の作動時に軸方向に膨張及び収縮できるようにバネ又は支持シールに摺動可能に係合する。しかしながら、特定の構成において、軸方向多段噴射装置は、流れスリーブ、冷却用流れアニュラス、及びライナを貫通して延びるので、冷却用流れアニュラスを通る冷却流を妨害する及び／又は冷却流量を制限する。その結果、加圧空気の冷却効率が低下しかつ燃焼器の中で望ましくない圧力損失が生じる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８９６６９０３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００７】
本開示の１つの実施形態は燃焼器に関する。燃焼器は、少なくとも部分的に燃焼器の高温ガス経路を定める環状形状のライナと、ライナの少なくとも一部を円周方向に囲む流れスリーブとを含む。流れスリーブは、ライナから半径方向に離間してその間に冷却用流れアニュラスを形成する。複数の燃料噴射装置組立体は、流れスリーブの周りで円周方向に離間する。各々の燃料噴射装置組立体は、流れスリーブ、冷却用流れアニュラス、及びライナを貫通して半径方向に延びる。複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第１のペアの間に定められた流れスリーブの第１の部分は、ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出して、冷却用流れアニュラスの流れ容積を拡大するようになっている。
【０００８】
本開示の別の実施形態は燃焼器に関する。燃焼器は、少なくとも部分的に燃焼器の高温ガス経路を定める環状形状のライナと、ライナの少なくとも一部を円周方向に囲む流れスリーブとを含む。流れスリーブは、ライナから半径方向に離間してその間に冷却用流れアニュラスを形成する。流れスリーブは、上流側端部及び下流側端部を有し、下流側端部は、上流側端部からライナの軸方向中心線に対して軸方向に離間する。流れスリーブの第１の部分は、上流側端部と下流側端部との間に定められ、ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出して、冷却用流れアニュラスの流れ容積を増大するようになっている。
【０００９】
他の実施形態は、ガスタービンエンジンを含む。ガスタービンエンジンは、圧縮機と、タービンと、圧縮機の下流側かつタービンの上流側に配置された燃焼器とを含む。燃焼器は、少なくとも部分的に燃焼器の高温ガス経路を定める環状形状のライナと、ライナの少なくとも一部を円周方向に囲む流れスリーブとを含む。流れスリーブは、ライナから半径方向に離間してその間に冷却用流れアニュラスを形成する。流れスリーブの第１の部分は、ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出して、冷却用流れアニュラスの流れ容積を増大するようになっている。
【００１０】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１１】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能ブロック図。
【図２】本開示の種々の実施形態を組み込むことができる例示的な燃焼器の簡略化した断面側面図。
【図３】本開示の少なくとも１つの態様による、ライナ、流れスリーブ、及び燃料噴射装置組立体を含む燃焼器の一部の上流側から見た断面図。
【図４】本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な流れスリーブの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本開示の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本開示の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。
【００１４】
本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び／又は同軸に整列された相対方向を指し、用語「円周方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線の周りに延びる相対方向を指す。
【００１５】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定を意図するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、用語「備える」及び／又は「備えている」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の他の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００１６】
各実施例は、説明の目的で提供され、本開示の実施形態を限定するものではない。実際に、その範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態に対して使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本開示は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本発明の例示的な実施形態は、例示の目的で陸上ベースの発電用ガスタービン燃焼器の燃焼器に関して全体に説明しているが、本開示の実施形態は、請求項に特に記載のない限り、陸上ベースの発電用ガスタービンの燃焼器又は燃焼システムに限定されず、ターボ機械用のあらゆる形式又はタイプの燃焼器にも適用できることは、当業者には容易に理解されるであろう。
【００１７】
図１を参照すると、例示的なガスタービン１０の概略図が示されている。ガスタービン１０は、一般に、吸入セクション１２、吸入セクション１２の下流側に配置された圧縮機１４、圧縮機１４の下流側に配置された少なくとも１つの燃焼器１６、燃焼器１６の下流側に配置されたタービン１８、及びタービン１８の下流側に配置された排気セクション２０を含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に接続する１又は２以上のシャフト２２を含むことができる。
【００１８】
作動時、空気２４は、吸入セクション１２を通って圧縮機１４に入り、ここで空気２４は漸増的に圧縮され、加圧空気２６が燃焼器１６に供給される。加圧空気２６の少なくとも一部は、燃焼器１６の中で燃料２８と混合し燃焼して、燃焼ガス３０が発生する。燃焼ガス３０は、燃焼器１６からタービン１８に入り、ここでエネルギ（運動及び／又は熱）は、燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）に伝達され、シャフト２２を回転させる。次に、機械的回転エネルギは、圧縮機１４に動力を供給する及び／又は電力を発生するなどの種々の目的で利用することができる。次に、タービン１８から出る燃焼ガス３０は、排気セクション２０を通ってガスタービン１０から排出することができる。
【００１９】
図２に示すように、燃焼器１６は、圧縮機吐出ケーシンなどの外部ケーシング３２で囲むことができる。外部ケーシング３２は、少なくとも部分的に高圧プレナム３４を定めることができ、高圧プレナム３４は、燃焼器１６の種々の構成要素を少なくとも部分的に囲む。高圧プレナム３４は、圧縮機１４（図１）と流体連通して加圧空気２６を受け取ることができる。端部カバー３６は、外部ケーシング３２に結合することができる。特定の実施形態において、外部ケーシング３２及び端部カバー３６は、少なくとも部分的に燃焼器１６のヘッドエンド容積部又はヘッドエンド部３８を定めることができる。特定の実施形態において、ヘッドエンド部３８は、高圧プレナム３４及び／又は圧縮機１４と流体連通することができる。
【００２０】
燃料ノズル４０は、端部カバー３６から軸方向で下流側に延びる。１又は２以上の環状形状のライナ又はダクト４２は、少なくとも部分的に第１の燃料−空気混合気を燃やすための一次又は第１の燃焼又は反応ゾーン４４を定めること、及び／又は少なくとも部分的に、燃焼器１６の軸方向中心線４８に対して第１の燃焼ゾーン４４から軸方向下流側に形成された第２の燃焼又は反応ゾーン４６を定めることができる。ライナ４２は、少なくとも部分的に一次燃料ノズル４０からタービン１８（図１）の入口５２までの高温ガス経路５０を定める。少なくとも１つの実施形態において、ライナ４２は、先細部又は移行部を含むように形成することができる。特定の実施形態において、ライナ４２は、単体又は連続体から形成することができる。
【００２１】
少なくとも１つの実施形態において、燃焼器１６は、軸方向多段燃料噴射システム１００を含む。軸方向多段燃料噴射システム１００は、軸方向中心線４８に対して軸方向に多段になった又は一次燃料ノズル４０から離間した少なくとも１つの燃料噴射装置組立体１０２を含む。燃料噴射装置組立体１０２は、一次燃料ノズル４０の下流側かつタービン１８の入口５２の上流側に配置される。多数の燃料噴射装置組立体１０２（２、３、４、５又はそれ以上の燃料噴射装置組立体１０２を含む）を単一の燃焼器１６に使用できることが想定されている。
【００２２】
２以上の燃料噴射装置組立体１０２の場合、燃料噴射装置組立体１０２は、円周方向１０４に関してライナ４２の外周の周りで円周方向に等間隔とすること、もしくはストラット又は他のケーシング構成要素に対応するために何らかの他の間隔とすることができる。単純化のために、軸方向多段燃料噴射システム１００は、本明細書では一次燃焼ゾーン４４の下流側の単段又は共通軸平面の燃料噴射装置組立体１０２を有するように言及され例示される。しかしながら、軸方向多段燃料噴射システム１００は、軸方向に離間した２段の燃料噴射装置組立体１０２を含むことができる。例えば、第１セットの燃料噴射装置組立体１０２及び第２セットの燃料噴射装置組立体１０２は、ライナ４２に沿って相互に軸方向に離間することができる。
【００２３】
各燃料噴射装置組立体１０２は、ライナ４２を貫通して延び、高温ガス経路５０と流体連通する。種々の実施形態において、各燃料噴射装置組立体１０２は、少なくとも部分的にライナ４２を囲む流れスリーブ又はインピンジメントスリーブ５４を貫通して延びる。この構成において、流れスリーブ５４及びライナ４２は、その間に環状流路又は冷却用流れアニュラス５６を形成する。冷却用流れアニュラス５６は、少なくとも部分的に高圧プレナム３４と燃焼器１６のヘッドエンド部３８との間の流路を定める。
【００２４】
図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ライナ４２及び流れスリーブ５４の上流側から見た断面図を提示し、複数の燃料噴射装置組立体１０２のうちの４つの燃料噴射装置組立体１０２（ａ−ｄ）が取り付けられている。図４は、燃料噴射装置組立体１０２を取り外した状態での本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的な流れスリーブ５４の斜視図を提示する。すくなくとも１つの実施形態において、図３に示すように、流れスリーブ５４は、ライナ４２の少なくとも一部を円周方向で囲む。流れスリーブ５４は、ライナ４２から半径方向に離間してその間に冷却用流れアニュラス５６を形成する。
【００２５】
１つの例示的な実施形態において、図３に示すように、複数の燃料噴射装置組立体１０２は、流れスリーブ５４の周りで円周方向に離間した４つの燃料噴射装置組立体１０２（ａ）、１０２（ｂ）、１０２（ｃ）、及び１０２（ｄ）を含む。図３に示すように、各燃料噴射装置組立体１０２（ａ）、１０２（ｂ）、１０２（ｃ）、及び１０２（ｄ）は、流れスリーブ５４、冷却用流れアニュラス５６、及びライナ４２を通ってライナ４２の中心線５８に関して半径方向に延びる。図２に示すように、冷却用流れアニュラス５６は、高圧プレナム３４と燃焼器１６のヘッドエンド部３８との間の流路を定める。
【００２６】
少なくとも１つの実施形態において、図２及び３に示すように、複数の燃料噴射装置組立体１０２のうちの円周方向に隣接した燃料噴射装置組立体１０２（ａ）及び１０２（ｂ）の第１のペアの間に定められた流れスリーブ５４の第１の部分６０は、ライナ４２の外面６２に対して半径方向外向きに膨出又は突出し、冷却用流れアニュラス５６の流れ容積を拡大するようになっている。換言すると、流れスリーブ５４の第１の部分６０に沿った内面６４は、ライナ４２の外面６２から半径方向距離６６にあり、半径方向距離６６は、軸方向中心線５８に対して共通の又は同一の半径方向平面で測定した場合、流れスリーブ５４の円周方向に隣接した又は非膨出部分７０のライナ４２の外面６２と流れスリーブ５４の内面６４との間の半径方向距離６８よりも大きい。従って、突出部又は第１の部分６０に沿った冷却用流れアニュラス５６の断面流れ面積は、軸方向中心線５８に対する共通の又が同一の半径方向平面に沿う、非膨出部７０に沿った冷却用流れアニュラス５６の断面流れ面積よりも大きい。
【００２７】
特定の実施形態において、流れスリーブ５４の第１の部分６０に沿う膨出部がもたらす断面流れ面積は、冷却用流れアニュラス５６の中に配置された円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ａ）及び１０２（ｂ）の各部分の断面積に等しいか又は実質的に等しい。流れスリーブ５４の第１の部分６０又は膨出部は、特に円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ａ）及び１０２（ｂ）と同じ半径方向及び／又は円周方向平面において燃料噴射装置組立体１０２（ａ）及び１０２（ｂ）のサイズに起因して失われる可能性がある、冷却用流れアニュラス５６の中の断面流れ面積全体を元に戻す。その結果、冷却用流れアニュラス５６の中での及び／又は高圧プレナム３４と、燃焼器のヘッドエンド容積部又はヘッドエンド部３８との間の圧力降下を低減することができる。
【００２８】
少なくとも１つの実施形態において、複数の燃料噴射装置組立体１０２のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ｂ）及び１０２（ｃ）の第２のペアの間に定められる流れスリーブ５４の第２の部分７２は、ライナ４２の外面６２に対して半径方向外向きに膨出する。図４に示すように、流れスリーブ５４の第２の部分７２は、複数の入口孔７４を定めることができる。燃焼器１６の作動時、入口孔７４は、高圧プレナム３４（図２）と冷却用流れアニュラス５６（図３）との間の流体連通を可能にする。特定の実施形態において、複数の燃料噴射装置組立体１０２のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ｄ）及び１０２（ａ）の第３のペアの間に定められる流れスリーブ５４の第３の部分７６は、ライナ４２の外面６２に対して半径方向外向きに膨出又は突出する。図４に示すように、流れスリーブ５４の第３の部分７６は、複数の入口孔７８を定めることができる。燃焼器１６の作動時、入口孔７８は、高圧プレナム３４（図２）と冷却用流れアニュラス５６（図３）との間の流体連通を可能にする。少なくとも１つの実施形態において、図４に示すように、流れスリーブ５４の第１の部分６０は、複数の入口孔８０を定めることができる。燃焼器１６の作動時、入口孔８０は、高圧プレナム３４（図２）と冷却用流れアニュラス５６（図３）との間の流体連通を可能にする。
【００２９】
特定の実施形態において、流れスリーブ５４の第２の部分７２に沿う膨出部がもたらす断面流れ面積は、冷却用流れアニュラス５６の中に配置された円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ｂ）及び１０２（ｃ）の各部分の断面積に等しいか又は実質的に等しい。流れスリーブ５４の第２の部分７２又は膨出部は、特に円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ｂ）及び１０２（ｃ）と同じ半径方向及び／又は円周方向平面において燃料噴射装置組立体１０２（ｂ）及び１０２（ｃ）のサイズに起因して失われる可能性がある、冷却用流れアニュラス５６の中の断面流れ面積全体を元に戻す。その結果、冷却用流れアニュラス５６の中での及び／又は高圧プレナム３４と、燃焼器のヘッドエンド容積部又はヘッドエンド部３８との間の圧力降下を低減することができる。
【００３０】
特定の実施形態において、流れスリーブ５４の第３の部分７６に沿う膨出部がもたらす断面流れ面積は、冷却用流れアニュラス５６の中に配置された円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ａ）及び１０２（ｄ）の各部分の断面積に等しいか又は実質的に等しい。流れスリーブ５４の第３の部分７６又は膨出部は、特に円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体１０２（ａ）及び１０２（ｄ）と同じ半径方向及び／又は円周方向平面において燃料噴射装置組立体１０２（ａ）及び１０２（ｄ）のサイズに起因して失われる可能性がある、冷却用流れアニュラス５６の中の断面流れ面積全体を元に戻す。その結果、冷却用流れアニュラス５６の中での及び／又は高圧プレナム３４と、燃焼器のヘッドエンド容積部又はヘッドエンド部３８との間の圧力降下を低減することができる。
【００３１】
作動時、高圧プレナム３４からの加圧空気２６は、１又は２以上の入口孔８０、７４、及び／又は７８を通って冷却用アニュラス５６に入る。加圧空気２６は、ライナ４２の外面６２の上を流れるか又は衝突するので、及び／又はその面を流れるので、対流によって及び／又は伝導的にライナ４２を冷却する。流れスリーブ５４の膨出部６０、７２、及び／又は７６によってもたらされる大きな冷却流容積又は面積によって、一般に冷却用流れアニュラス５６を通って延びる噴射装置組立体１０２の各部分によって引き起こされる圧力降下が低減し、結果的に冷却用流れアニュラス５６の中の加圧空気２６の全体的な冷却効率が向上する。
【００３２】
次に、加圧空気２６は、燃焼器１６のヘッドエンド部３８において冷却用流れアニュラス２６から出る。次に、加圧空気は、燃料ノズル４０からの燃料と混合して燃焼し、主燃焼ガス流又は燃焼ガス３０の主流れを形成し、主流れは主燃焼ゾーン４４を通って高温ガス経路５０の中の領域に移動し、この領域は燃料噴射装置組立体１０２の半径方向内寄りかつタービン１８の入口５２の上流側である。第２の燃料−空気混合気は、１又は２以上の燃料噴射装置組立体１０２によって噴射されて到来する主流れに貫入する。燃料噴射装置組立体１０２に供給された燃料は、第２の燃焼ゾーン４６で燃焼し、その後タービン１８に入る。
【００３３】
本明細書に記載の燃焼器１６の実施形態は、多くの利点をもたらす。例えば、追加の断面流れ面積は、燃料噴射装置組立体によって生じる断面積の減少を相殺するので、同等のＮＯｘ排出量で高いエンジン燃焼温度が可能になり、全体的なガスタービンの出力及び効率が向上する。
【００３４】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、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並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明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。
【００３５】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
燃焼器であって、
少なくとも部分的に上記燃焼器の高温ガス経路を定める環状形状のライナと、
上記ライナの少なくとも一部を円周方向に囲み、上記ライナから半径方向に離間し、上記ライナとの間で冷却用流れアニュラスを形成する流れスリーブと、
上記流れスリーブの周りで円周方向に離間し、各々が上記流れスリーブ、上記冷却用流れアニュラス、及び上記ライナを貫通して半径方向に延びる、複数の燃料噴射装置組立体と、
を備え、
上記複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第１のペアの間に定められた上記流れスリーブの第１の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出して、上記冷却用流れアニュラスの流れ容積を拡大するようになっている、燃焼器。
［実施態様２］
上記流れスリーブの上記第１の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第１の複数の入口孔を定める、実施態様１に記載の燃焼器。
［実施態様３］
上記複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第２のペアの間に定められた上記流れスリーブの第２の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出する、実施態様１に記載の燃焼器。
［実施態様４］
上記流れスリーブの上記第２の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第２の複数の入口孔を定める、実施態様３に記載の燃焼器。
［実施態様５］
上記複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第３のペアの間に定められた上記流れスリーブの第３の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出する、実施態様３に記載の燃焼器。
［実施態様６］
上記流れスリーブの上記第３の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第３の複数の入口孔を定める、実施態様３に記載の燃焼器。
［実施態様７］
燃焼器であって、
少なくとも部分的に上記燃焼器の高温ガス経路を定める環状形状のライナと、
上記ライナの少なくとも一部を円周方向に囲み、上記ライナから半径方向に離間し、上記ライナとの間で冷却用流れアニュラスを形成し、上流側端部及び下流側端部を有する、流れスリーブと、
を備え、
上記上流側端部と上記下流側端部との間に定められた上記流れスリーブの第１の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出して、上記冷却用流れアニュラスの流れ容積を増大するようになっている、燃焼器。
［実施態様８］
上記流れスリーブの上記第１の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第１の複数の入口孔を定める、実施態様７に記載の燃焼器。
［実施態様９］
上記流れスリーブの上記第１の部分から円周方向に離間した記流れスリーブの第２の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出する、実施態様７に記載の燃焼器。
［実施態様１０］
上記流れスリーブの上記第２の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第２の複数の入口孔を定める、実施態様９に記載の燃焼器。
［実施態様１１］
上記流れスリーブの上記第１の部分及び上記流れスリーブの上記第２の部分から円周方向に離間した記流れスリーブの第３の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出する、実施態様９に記載の燃焼器。
［実施態様１２］
上記流れスリーブの上記第３の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第３の複数の入口孔を定める、実施態様１１に記載の燃焼器。
［実施態様１３］
圧縮機と、
タービンと、
上記圧縮機の下流側かつ上記タービンの上流側に配置された燃焼器と、
を備えるガスタービンであって、上記燃焼器は、
環状形状のライナと、
上記ライナの少なくとも一部を円周方向に囲み、上記ライナから半径方向に離間し、上記ライナとの間で冷却用流れアニュラスを形成する流れスリーブと、
を備え、
上記流れスリーブの第１の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出して、上記冷却用流れアニュラスの流れ容積を増大するようになっている、ガスタービン。
［実施態様１４］
上記流れスリーブの上記第１の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第１の複数の入口孔を定める、実施態様１３に記載のガスタービン。
［実施態様１５］
上記燃焼器は、上記流れスリーブの周りで円周方向に離間した複数の燃料噴射装置組立体をさらに備え、上記燃料噴射装置組立体の各々は、上記流れスリーブ、上記冷却用流れアニュラス、及び上記ライナを貫通して半径方向に延び、上記流れスリーブの上記第１の部分は、上記複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第１のペアの間に定められる、実施態様１３に記載のガスタービン。
［実施態様１６］
上記流れスリーブの上記第１の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第１の複数の入口孔を定める、実施態様１５に記載のガスタービン。
［実施態様１７］
上記複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第２のペアの間に定められた上記流れスリーブの第２の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出する、実施態様１５に記載のガスタービン。
［実施態様１８］
上記流れスリーブの上記第２の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第２の複数の入口孔を定める、実施態様１７に記載のガスタービン。
［実施態様１９］
上記複数の燃料噴射装置組立体のうちの円周方向に隣接する燃料噴射装置組立体の第３のペアの間に定められた上記流れスリーブの第３の部分は、上記ライナの外面に対して半径方向外向きに膨出する、実施態様１８に記載のガスタービン。
［実施態様２０］
上記流れスリーブの上記第３の部分は、上記冷却用流れアニュラスと流体連通する第３の複数の入口孔を定める、実施態様１９に記載のガスタービン。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ガスタービン
１２  吸入セクション
１４  圧縮機
１６  燃焼器
１８  タービン
２０  排気セクション
２２  シャフト
２４  空気
２６  加圧空気
２８  燃料
３０  燃焼ガス
３２  外部ケーシング
３４  高圧プレナム
３６  端部カバー
３８  ヘッドエンド部
４０  一次燃料ノズル
４２  ダクト／ライナ
４４  第１の燃焼ゾーン
４６  第２の燃焼ゾーン
４８  中心線
５０  高温ガス経路
５２  入口（タービン）
５４  流れ／インピンジメントスリーブ
５６  冷却用流れアニュラス
５８  中心線（ライナ）
６０  第１の部分（流れスリーブ）
６２  外面（ライナ）
６４  内面（流れスリーブ）
６６  第１の半径方向距離
６８  第２の半径方向距離
７０  非膨出部（流れスリーブ）
７２  第２の部分（流れスリーブ）
７４  入口孔（第２の部分）
７６  第３の部分（流れスリーブ）
７８  入口孔（第３の部分）
８０  入口孔（第１の部分）
１００  軸方向多段燃料噴射システム
１０２  燃料噴射装置組立体
１０４  円周方向
【図１】
2017166483.tif 000003
【図２】
2017166483.tif 000004
【図３】
2017166483.tif 000005
【図４】
2017166483.tif 000006
【外国語明細書】
2017166483000001.pdf