(57)【要約】  燃料および空気が燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じる主燃焼ゾーンを形成する燃焼器アセンブリは、ライナ、移行ダクトおよび移行入口円錐体を有する。ライナは、主燃焼ゾーンの第１の部分を含む内部体積を形成しており、入口と、軸方向で入口から間隔を置かれた出口とを有する。移行ダクトは、入口セクションと、ガスをタービンセクションへ排出する出口セクションとを有する。入口セクションは、ライナの出口に隣接しており、主燃焼ゾーンの第２の部分を形成している。移行入口円錐体は、移行ダクトに固定されており、主燃焼ゾーンへ軸方向および半径方向内方へ延びる円錐台形部分を有する。移行入口円錐体は、主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を燃焼器アセンブリ中心軸線に向かって変向させる。
2016526658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料および空気が燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じる主燃焼ゾーンを形成する燃焼器アセンブリにおいて、該燃焼器アセンブリは、
前記主燃焼ゾーンの第１の部分を有する内部体積を形成するライナであって、入口と、前記燃焼器アセンブリの中心軸線に対して平行に延びる軸方向で前記入口から間隔を置かれた出口とを有する、ライナと、
入口セクションと、ガスをタービンセクションへ排出する出口セクションとを有する移行ダクトであって、前記入口セクションは、前記ライナの前記出口に隣接しておりかつ前記主燃焼ゾーンの第２の部分を形成している、移行ダクトと、
該移行ダクトに固定された移行入口円錐体であって、前記主燃焼ゾーン内へ軸方向および半径方向内方へ延びる円錐台形部分を有し、前記移行入口円錐体は、前記主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を前記燃焼器アセンブリの中心軸線に向かって変向させる、移行入口円錐体と、
を備えることを特徴とする、燃焼器アセンブリ。
【請求項２】
前記移行入口円錐体は、さらに、円錐台形部分に接続されたほぼ円筒状の部分を有し、前記移行入口円錐体は、前記円筒状の部分において前記移行ダクトに固定されている、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項３】
前記移行入口円錐体は、さらに、前記円筒状の部分に接続された半径方向外方へ延びるフランジを有し、該フランジは、前記移行入口円錐体と前記移行ダクトとの相対的な軸方向移動を実質的に防止するための軸方向ストッパとして機能するように、前記移行ダクトの前記入口セクションに形成された段部に収容されている、請求項２記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項４】
前記移行入口円錐体は、該移行入口円錐体の前記円筒状の部分から前記移行ダクトの前記入口セクションまで半径方向に延びる複数のピンを介して、前記移行ダクトに固定されている、請求項２記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項５】
前記移行入口円錐体は、前記移行ダクトとは異なる材料から形成されている、請求項４記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項６】
前記移行入口円錐体は、酸化物セラミックマトリックス複合材料から形成されており、前記移行ダクトは、ニッケル基合金から形成されている、請求項５記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項７】
前記ピンは、ニッケル基合金から形成されている、請求項６記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項８】
前記ライナと前記移行ダクトとの間に摩擦ばめ接続を提供するために、前記ライナの出口と前記移行ダクトの前記入口セクションとの間に設けられたばねクリップ構造をさらに備える、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項９】
前記ばねクリップ構造は、半径方向で前記ライナの出口と前記移行入口円錐体の一部との間に位置決めされている、請求項８記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項１０】
前記ばねクリップ構造と前記移行入口円錐体との間に半径方向間隙が形成されており、
前記ばねクリップ構造を通って漏れる前記燃焼器アセンブリの外側からの空気は、前記半径方向間隙を通って、前記主燃焼ゾーン内へ通過することができ、高温の燃焼生成物を前記主燃焼ゾーンの半径方向外側部分から前記燃焼器アセンブリの中心軸線に向かって押し付ける、請求項９記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項１１】
前記移行入口円錐体の前記円錐台形部分は、前記中心軸線に対して約３０度〜約６０度の角度で前記主燃焼ゾーン内へ延びている、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項１２】
前記移行入口円錐体の前記円錐台形部分は、前記移行入口円錐体の半径方向で最も内側の縁部が前記移行ダクトの内面から少なくとも約１インチのところに配置されるように、前記主燃焼ゾーン内へ延びている、請求項１１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項１３】
燃料および空気が燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じる主燃焼ゾーンを形成する燃焼器アセンブリにおいて、該燃焼器アセンブリは、
前記主燃焼ゾーンの第１の部分を含む内部体積を形成するライナであって、入口と、前記燃焼器アセンブリの中心軸線に対して平行に延びる軸方向で前記入口から間隔を置かれた出口とを有する、ライナと、
入口セクションと、ガスをタービンセクションへ排出する出口セクションとを有する移行ダクトであって、前記入口セクションは、前記ライナの前記出口にすぐ隣接しておりかつ前記主燃焼ゾーンの第２の部分を含む、移行ダクトと、
燃料噴射システムであって、燃焼されて高温の燃焼生成物を生じるために、燃料を前記ライナの前記内部体積へ噴射する少なくとも１つの燃料インジェクタを有する、燃料噴射システムと、
移行入口円錐体であって、前記移行ダクトに固定されたほぼ円筒状の部分と、該円筒状の部分に接続された円錐台形部分とを有し、該円錐台形部分は、前記中心軸線に対して約３０度〜約６０度の角度で主燃焼ゾーン内へ軸方向および半径方向内方へ延びており、前記移行入口円錐体の半径方向で最も内側の縁部は、前記移行ダクトの内側表面から少なくとも約１インチのところに配置されており、移行入口円錐体は、主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を前記燃焼器アセンブリの前記中心軸線に向かって変向させる、移行入口円錐体と、
を備えることを特徴とする、燃焼器アセンブリ。
【請求項１４】
前記移行入口円錐体は、さらに、前記円筒状の部分に接続された半径方向外方へ延びるフランジを有し、該フランジは、前記移行入口円錐体と前記移行ダクトとの相対的な軸方向移動を実質的に防止するための軸方向ストッパとして機能するように、前記移行ダクトの前記入口セクションに形成された段部に収容されている、請求項１３記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項１５】
前記移行入口円錐体は、該移行入口円錐体の前記円筒状の部分から前記移行ダクトの前記入口セクションまで半径方向に延びる複数のピンを介して、前記移行ダクトに固定されている、請求項１３記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項１６】
前記ライナと前記移行ダクトとの間に摩擦ばめ接続を提供するために、前記ライナの前記出口と前記移行ダクトの前記入口セクションとの間に設けられたばねクリップ構造をさらに備え、該ばねクリップ構造は、半径方向で前記ライナの前記出口と前記移行入口円錐体の一部との間に位置決めされており、
前記ばねクリップ構造と前記移行入口円錐体の前記一部との間に半径方向間隙が形成されており、
前記ばねクリップ構造を通って漏れる前記燃焼器アセンブリの外側からの空気は、前記半径方向間隙を通って、前記主燃焼ゾーン内へ通過することができ、高温の燃焼生成物を前記主燃焼ゾーンの半径方向外側部分から前記燃焼器アセンブリの前記中心軸線に向かって押し付ける、請求項１３記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項１７】
ライナと、該ライナの下流の移行ダクトとを有するガスタービンエンジン燃焼器アセンブリ用のレトロフィットキットであって、前記ライナおよび前記移行ダクトは、燃料および空気が燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じる主燃焼ゾーンを形成しており、
前記レトロフィットキットは、エンジンの作動中に、前記主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を前記燃焼器アセンブリの中心軸線に向かって変向するために、前記ライナと前記移行ダクトとの間において前記燃焼器アセンブリに取り付けられるように適応された移行入口円錐体を備え、
前記移行入口円錐体は、前記移行ダクトに固定されるように適応されたほぼ円筒状の部分と、前記円筒状の部分から前記主燃焼ゾーン内へ軸方向および半径方向内方へ延びる円錐台形部分と、を有し、前記移行入口円錐体は、エンジンの作動中に、前記主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を前記燃焼器アセンブリの前記中心軸線に向かって変向させるように適応されている
ことを特徴とする、レトロフィットキット。
【請求項１８】
前記移行入口円錐体は、さらに、前記円筒状の部分に接続された半径方向外方へ延びるフランジを有し、該フランジは、前記移行入口円錐体と前記移行ダクトとの相対的な軸方向移動を実質的に防止するための軸方向ストッパとして機能するように、前記移行ダクトの前記入口セクションに形成された段部に収容されるように適応されている、請求項１７記載のレトロフィットキット。
【請求項１９】
前記移行入口円錐体は、該移行入口円錐体の前記円筒状の部分から前記移行ダクトの前記入口セクションまで半径方向に延びる複数のピンを介して、前記移行ダクトに固定されるように適応されている、請求項１７記載のレトロフィットキット。
【請求項２０】
前記ライナと前記移行ダクトとの間に摩擦ばめ接続を提供するために、前記移行入口円錐体の円筒状の部分と、前記ライナの出口と前記移行ダクトの入口部分との間に設けられたばねクリップとの間に、半径方向間隙が形成されるように、前記移行入口円錐体は、前記燃焼器アセンブリに取り付けられるように適応されており、
前記エンジンの作動中に前記ばねクリップ構造を通って漏れる前記燃焼器アセンブリの外側からの空気は、前記半径方向間隙を通って、前記主燃焼ゾーン内へ通過することができ、高温の燃焼生成物を前記主燃焼ゾーンの半径方向外側部分から前記燃焼器アセンブリの前記中心軸線に向かって押し付ける、請求項１７記載のレトロフィットキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンにおける燃焼器アセンブリに関し、特に、ライナと移行ダクトとの間の移行入口円錐体を有する燃焼器アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃焼可能なガスタービンエンジンは、圧縮機セクションと、複数の燃焼器アセンブリを有する燃焼器セクションと、タービンセクションとを有する。圧縮機セクションは、周囲空気を圧縮する。燃焼器アセンブリは、燃焼器装置を含み、この燃焼器装置は、加圧空気を燃料と混合し、混合物に点火して、作動ガスを形成する燃焼生成物を生じる。燃焼生成物は、複数の移行ダクトを介してタービンセクションへ送られる。タービンセクション内には、固定ベーンおよび回転ブレードの一連の列が設けられている。回転ブレードは、軸およびディスクアセンブリに接続されている。燃焼生成物がタービンセクションを通って膨張するとき、燃焼生成物は、ブレード、ひいては軸を回転させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の第１の態様によれば、燃料および空気が燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じる主燃焼ゾーンを形成する、燃焼器アセンブリが提供される。燃焼器アセンブリは、ライナ、移行ダクトおよび移行入口円錐体を含む。ライナは、主燃焼ゾーンの第１の部分を含む内部体積を形成しており、入口と、燃焼器アセンブリの中心軸線に対して平行に延びる軸方向で入口から間隔を置かれた出口とを有する。移行ダクトは、入口セクションと、ガスをタービンセクションへ排出する出口セクションとを有する。入口セクションは、ライナの出口に隣接しており、主燃焼ゾーンの第２の部分を形成している。移行入口円錐体は、移行ダクトに固定されており、主燃焼ゾーンへ軸方向および半径方向内方へ延びる円錐台形部分を有する。移行入口円錐体は、主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を燃焼器アセンブリの中心軸線に向かって変向させる。
【０００４】
本発明の第２の態様によれば、燃料および空気が燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じる主燃焼ゾーンを形成する燃焼器アセンブリが提供される。燃焼器アセンブリは、ライナ、移行ダクト、燃焼噴射システムおよび移行入口円錐体を含む。ライナは、主燃焼ゾーンの第１の部分を含む内部体積を形成しており、入口と、燃焼器アセンブリの中心軸線に対して平行に延びる軸方向で入口から間隔を置かれた出口とを有する。移行ダクトは、入口セクションと、ガスをタービンセクションへ排出する出口セクションとを有する。入口セクションは、ライナの出口にすぐ隣接しており、主燃焼ゾーンの第２の部分を形成している。燃料噴射システムは、少なくとも１つの燃料インジェクタをする。燃料インジェクタは、燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じるために、燃料をライナの内部体積に噴射する。移行入口円錐体は、移行ダクトに固定されたほぼ円筒状の部分と、円筒状の部分に接続された円錐台形部分とを有する。円錐台形部分は、中心軸線に対して約３０度〜約６０度の角度で主燃焼ゾーン内へ軸方向および半径方向内方へ延びており、移行入口円錐体の半径方向で最も内側の縁部は、移行ダクトの内側表面から少なくとも約１インチに配置されている。移行入口円錐体は、主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を燃焼器アセンブリの中心軸線に向かって変向させる。
【０００５】
本発明の第３の態様によれば、ライナと、ライナの下流の移行ダクトとを有するガスタービンエンジン燃焼器アセンブリのために、レトロフィットキットが設けられており、ライナおよび移行ダクトは、燃料および空気が燃焼させられて高温の燃焼生成物を生じる主燃焼ゾーンを形成している。レトロフィットキットは、エンジンの作動中、主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を燃焼器アセンブリの中心軸線に向かって変向させるために、ライナと移行ダクトとの間において燃焼器アセンブリに取り付けられるように適応された移行入口円錐体を有する。移行入口円錐体は、移行ダクトに固定されるように適応されたほぼ円筒状の部分と、円筒状部分から主燃焼ゾーンへ軸方向および半径方向内方へ延びる円錐台形部分とを有する。移行入口円錐体は、エンジンの作動中、主燃焼ゾーンの半径方向外側部分において流れる高温の燃焼生成物を燃焼器アセンブリの中心軸線に向かって変向させるように適応されている。
【０００６】
明細書は、本発明を特に指摘しかつ明瞭に請求する請求項によって結論づけるが、本発明は、同じ参照符号が同じ要素を表している添付の図面に関連した以下の説明からよりよく理解されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】発明の１つの実施の形態による燃焼器アセンブリの側方から見た断面図である。
【図２】ライナと図１の燃焼器アセンブリの移行ダクトとの間に配置された移行入口円錐体を示す、拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
好適な実施の形態の以下の詳細な説明において、その一部を形成する添付の図面が参照され、図面には、限定としてではなく、例として、発明が実施されてもよい特定の好適な実施の形態が示されている。本発明の思想および範囲から逸脱することなく、その他の実施の形態が使用されてもよく、変更がなされてもよいことが理解されるべきである。
【０００９】
図１を参照すると、カニュラー型燃焼システム１０の一部が示されている。燃焼システム１０は、ガスタービンエンジンの一部を形成している。ガスタービンエンジンは、さらに、圧縮機セクション（図示せず）と、タービンセクション（図示せず）とを有する。空気は圧縮機セクションに進入し、圧縮機セクションは、空気を圧縮し、圧縮された空気を燃焼システム１０へ送る。燃焼システム１０において、圧縮機セクションからの加圧空気は燃料と混合され、空気・燃料混合物を形成し、この空気・燃料混合物は点火され、作動ガスを形成する高温ガス燃焼生成物を生じる。高温の燃焼生成物は、燃焼システム１０からタービンセクションへ送られ、タービンセクションにおいて膨張させられ、軸・ディスクアセンブリに接続されたブレード（動翼）を公知の形式で回転させる。
【００１０】
カニュラー型燃焼システム１０は、複数の燃焼器アセンブリ１２を有する。各燃焼器アセンブリ１２は、燃焼器装置１４、燃料噴射システム１６および移行ダクト１８を有する。燃焼器アセンブリ１２は、カニュラー型燃焼システム１０においては、互いに周方向に間隔を置いて配置されている。
【００１１】
１つの燃焼器アセンブリ１２のみが図１に示されている。カニュラー型燃焼システム１０を形成する各燃焼器アセンブリ１２は、図１に示された燃焼器アセンブリ１２と同じ形式で構成することができる。したがって、ここでは図１に示された燃焼器アセンブリ１２のみを詳細に説明する。
【００１２】
燃焼器アセンブリ１２の燃焼器装置１４は、流れスリーブ２０と、流れスリーブ２０よりも半径方向内側に配置されたライナ２２とを有する。流れスリーブ２０は、カバープレート２６を介してガスタービンエンジンの主エンジンケーシング２４に接続されており、当業者に明らかなように、圧縮機セクションから加圧空気を受け取る。流れスリーブ２０は、例えば、ステンレス鋼などの、燃焼システム１０の高温かつ高圧の環境において作動可能なあらゆる材料から形成されてもよく、好適な実施の形態では、クロムを含有する合金鋼から成ってもよい。
【００１３】
ライナ２２は、複数の支持部材２７を介してカバープレート２６に接続されており、主燃焼ゾーン２８の一部を形成している。すなわち、ライナ２２は、主燃焼ゾーン２８の第１の部分２８Ａを形成しており、移行ダクト１８は、主燃焼ゾーン２８の第２の下流の部分２８Ｂを形成している。図１に示したように、ライナ２２は、入口２２Ａと、燃焼器アセンブリ１２の中心軸線ＣAに対して平行に延びる軸方向ＡDで入口２２Ａから間隔を置かれた出口２２Ｂとを有する。ライナ２２は、主燃焼ゾーン２８の第１の部分２８Ａを形成する内部体積２２Ｃをも有する。ライナ２２は、例えば、HASTELLOY-X（HASTELLOYはHaynes International Inc.の登録商標である）などの高温材料から形成されていてもよい。
【００１４】
燃料噴射システム１６は、カバープレート２６に接続されかつカバープレート２６から軸方向に延びる１つまたは複数の主燃料インジェクタ１６Ａと、同じくカバープレート２６に接続されかつカバープレート２６から軸方向に延びるパイロット燃料インジェクタ１６Ｂとを含む。図１に示された燃料噴射システム１６は、典型的には、“主”または“一次”燃料噴射システムと呼ばれてもよく、１つまたは複数の付加的な燃料噴射システム（図示せず）が、燃焼器アセンブリ１２に設けられていてもよい。上述のように、流れスリーブ２０は、圧縮機セクションから加圧空気を受け取る。流れスリーブ２０に進入した後、加圧空気はライナ内部体積２２Ｃへ移動し、ライナ内部体積２２Ｃにおいて、主燃料インジェクタ１６Ａおよびパイロット燃料インジェクタ１６Ｂからの燃料がライナ内部体積２２Ｃにおいて加圧空気の少なくとも一部と混合され、点火され、主燃焼ゾーン２８内で高温の燃焼生成物を生じる。
【００１５】
移行ダクト１８は、ライナ２２の出口２２Ｂにすぐ隣接したほぼ円筒状の入口セクション１８Ａと、中間セクション１８Ｂと、高温の燃焼生成物をタービンセクションへ排出するほぼ矩形の出口セクション（図示せず）とを有する導管を含んでもよい。導管は、ニッケル基合金などの高温耐久性材料、例えば、HASTELLOY-X、INCONEL 617、またはHAYNES 230から形成されていてもよい（INCONELは、Special Metals Corporationの登録商標であり、HAYNESは、Haynes International, Inc.の登録商標である）。
【００１６】
ここで図２を参照すると、燃焼器アセンブリ１２は、さらに、ライナ２２と移行ダクト１８との間に移行入口円錐体３２を有する。移行入口円錐体３２は、好適には、移行ダクト１８とは異なる材料から形成されている。例えば、移行入口円錐体３２は、ＳｉＣ／ＳｉＣまたはＡｌ2Ｏ3／Ａｌ2Ｏ3などの酸化物セラミックマトリックス複合材料から形成されていてもよい。
【００１７】
移行入口円錐体３２は、以下で説明するように、移行ダクト１８に固定されたほぼ円筒状の部分３４と、円筒状部分３４から主燃焼ゾーン２８へ軸方向および半径方向内方へ延びる円錐台形部分３６とを有する。円錐台形部分３６は、好適には、中心軸線ＣAに対して約３０度〜約６０度の角度βで円筒状部分３４から主燃焼ゾーン２８内へ延びており、移行入口円錐体３２の円錐台形部分３６の半径方向で最も内側の縁部３８は、移行ダクト１８の内面１８Ｃから少なくとも約１インチの半径方向距離ＲDに配置されている。
【００１８】
移行入口円錐体３２は、さらに、その円筒状部分３４に接続された半径方向外方へ延びるフランジ４０を有する。フランジ４０は、移行ダクト１８の入口セクション１８Ａの内面１８Ｃに形成された周方向に延びる段部４２に収容されている。段部４２に対するフランジ４０の当接は、移行入口円錐体３２と移行ダクト１８との相対的な軸方向移動を実質的に防止するための軸方向ストッパＡSとして機能する。
【００１９】
図１および図２に示したように、移行入口円錐体３２は、移行入口円錐体３２の円筒状部分３４から移行ダクト１８の入口セクション１８Ａまで半径方向に延びる複数のピン４６を介して、移行ダクト１８に固定されている。ピン４６は、移行入口円錐体３２と移行ダクト１８の相対的な移動、例えば、周方向および軸方向の移動を実質的に防止する。ピン４６は、ニッケル基合金、例えば、HASTELLOY-X、INCONEL 617またはHAYNES 230などの高温耐久性材料から形成されていてもよく、例えば、ピン４６は、ピン４６と移行ダクト１８との相対的な熱膨張が実質的に回避されるように、移行ダクト１８と同じ材料から形成されていてもよい。ピン４６が移行ダクト１８と同じ材料から形成されているか否かにかかわらず、ピン４６は、好適には、移行入口円錐体３２の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有する材料から形成されている。これにより、移行入口円錐体３２は、例えば、移行入口円錐体３２のがたつく動きを実質的に防止するために、作動中、所定の位置に締め付けられたままとなる。
【００２０】
燃焼器アセンブリ１２は、さらに、ライナ２２の出口２２Ｂと移行ダクト１８の入口セクション１８Ａとの間に設けられた（フィンガシールとしても知られる）輪郭づけられたばねクリップ構造５０を有する。例示された実施の形態におけるばねクリップ構造５０は、ライナ出口２２Ｂの外面２２Ｄに設けられており（図２参照）、ライナ２２と移行ダクト１８との間に摩擦ばめ接続が提供されるように移行ダクト入口部分１８Ａの内面１８Ｃに摩擦係合している。これに代えて、ライナ出口２２Ｂの外面２２Ｄに摩擦係合するために、ばねクリップ構造５０が移行ダクト入口部分１８Ａの内面１８Ｃに接続されてもよいことが考えられる。摩擦ばめ接続は、ライナ２２と移行ダクト１８との相対的な移動、すなわち、軸方向、周方向および／または半径方向の移動を許容し、この移動は、エンジンの作動中、ライナ２２および移行ダクト１８のうちの一方または双方の熱膨張によって生じ得る。例えば、ライナ２２と移行ダクト１８との熱成長の差によって生じる相対移動は、ばねクリップ構造５０によって提供される摩擦力を克服する力を発生させることもあり、これにより、ライナ２２と移行ダクト１８との間に実質的に制限されない移動が生じる。
【００２１】
エンジンの作動中、移行入口円錐体３２は、主燃焼ゾーン２８の半径方向外側部分２８Ｃ内を流れる高温の燃焼生成物を燃焼器アセンブリ１２の中心軸線ＣAに向かって変向させる。これは、全てのエンジン作動条件において有利であり得るが、ベース負荷としても知られる、全負荷よりも低い負荷での作動条件の間は特に有利であると考えられる。すなわち、ガスタービンエンジンにおける燃焼プロセスから生じる汚染物は、窒素酸化物（ＮＯｘ）および一酸化炭素（ＣＯ）であることが知られている。これらのエミッションタイプを最小限に保つことは、ガスタービンエンジンにおける重要な要求である。主燃焼ゾーン２８内での燃焼生成物のための十分な滞留時間、すなわち燃焼時間が与えられていない場合、または燃焼生成物温度がバーンアウトのためには低すぎる場合、燃焼生成物にＣＯが残留する傾向がある。これは、部分負荷運転、すなわち燃焼生成物の温度がより低い場合に、ＣＯエミッションタイプが大きな問題となる理由である。
【００２２】
主燃焼ゾーン２８の半径方向外側部分２８Ｃにおける燃焼生成物の温度が、燃焼器アセンブリ１２の中心軸線ＣAの近くの燃焼生成物の温度よりも低くなり得ることが分かった。したがって、本発明の移行入口円錐体３２が、主燃焼ゾーン２８の半径方向外側部分２８Ｃにおいて流れる高温の燃焼生成物を、燃焼器アセンブリ１２の中心軸線ＣAに向かって変向させるので、主燃焼ゾーン２８の半径方向外側部分２８Ｃにおけるより低温の燃焼生成物は、燃焼器アセンブリ１２の中心軸線ＣAに向かって押し付けられ、そこで、より高い温度にされる。こうして、ＣＯエミッションが低減される。
【００２３】
さらに、図２に示したように、ばねクリップ構造５０と、移行入口円錐体３２との間に、半径方向間隙ＲGが形成されている。ばねクリップ構造５０を通って漏れる、燃焼器アセンブリ１２の外側に配置された圧縮機セクションからの圧縮空気の部分は、半径方向間隙ＲGを通って、主燃焼ゾーン２８内へ通過することができ、高温の燃焼生成物を主燃焼ゾーン２８の半径方向外側部分２８Ｃから燃焼器アセンブリ１２の中心軸線ＣAに向かって押し付けることを補助する。こうして、ＣＯエミッションがさらに低減される。
【００２４】
さらに、図２に示したように、ライナ２２は、対流冷却システム５２を有する。冷却システム５２は、ライナ２２を通ってライナ出口２２Ｂまで延びる複数の軸方向で終わる通路５４を有している。通路５４を通過する冷却空気、すなわち、燃焼器アセンブリ１２の外側に配置された圧縮機セクションからの圧縮空気は、周方向に間隔を置かれた複数の通路出口５６を通って、ライナ２２から出ていく。通路出口５６を通ってライナ２２から出ていく冷却空気は、移行入口円錐体３２の円錐台形部分３６に向かって流れ、高温の燃焼生成物を主燃焼ゾーン２８の半径方向外側部分２８Ｃから燃焼器アセンブリ１２の中心軸線ＣAに向かって押し付けることを補助する。こうして、ＣＯエミッションがさらに低減される。
【００２５】
さらに、移行入口円錐体３２を、酸化物セラミックマトリックス複合材料から形成することは、以下のような利点を有する。酸化物セラミックマトリックス複合材料は、約１２００℃の温度までは極めて良好な材料特性を有し、移行入口円錐体３２の半径方向で最も内側の縁部３８は、作動中、約１１００℃までの温度に曝されることがある。例えば、多くのタイプのセラミック材料はかなり容易に破壊されるが、酸化物セラミックマトリックス複合材料は、例えば、鋼の曲げ強さと同様に、強い機械的特性を有する。なぜならば、酸化物セラミックマトリックス複合材料は、NEXTEL 610（NEXTELは3M Companyの商標である）などの構造セラミック繊維から形成された弾性コアを使用するからである。移行入口円錐体３２のために金属またはニッケル基材料が使用されるならば、部材の寿命予測を維持するために裏側において付加的な冷却がおそらく必要とされることになる。しかしながら、酸化物セラミックマトリックス複合材料を使用することによって、付加的な冷却は必要とされず、このことは２つの利点を有する。すなわち、これは、INCONELまたはHASTELLOY-Xなどのニッケル基合金から形成された移行入口円錐体のために必要とされるような付加的な冷却空気の使用を回避する。これは、ＮＯｘエミッションの増大を防止する。なぜならば、この冷却空気は、燃焼プロセスのためにさらに利用できるからである。さらに、これは、ガスタービンエンジンの効率に不利な影響を与えない。すなわち、冷却空気の使用は、燃焼生成物の温度を低下させ、これは、エンジンの効率を低下させる。
【００２６】
最後に、図２に示された構成部材の半径方向積層は、以下のとおりであることが注目される。ライナ出口２２Ｂは半径方向で最も内側の構成部材であり、ばねクリップ構造５０がライナ出口２２Ｂの半径方向外側に位置決めされている。移行入口円錐体３２の円筒状部分３４は、ばねクリップ構造５０の半径方向外側に位置決めされている。移行ダクト１８の入口セクション１８Ａは、移行入口円錐体３２の円筒状部分３４上に位置決めされている。この配列は特に有利である。なぜならば、移行入口円錐体３２は、既存の燃焼器アセンブリ１２の構成部材をほとんどまたは全く変更することなく、既存の燃焼器アセンブリ１２、すなわち、これまでは移行入口円錐体３２を有していなかった燃焼器アセンブリ１２に取り付けることができるからである。典型的な移行ダクト１８は、周方向に延びる段部４２を既に有していることもあるので、すなわち、移行ダクト１８に、ライナ２２をはめ込むことができる円筒状の内径を形成するように移行ダクト１８を形成した後に機械加工されたカウンターボアによって段部４２が典型的に形成され、ばねクリップ構造５０が意図したような封止機能を提供してもよく、移行入口円錐体３２のフランジ４０を、既存の燃焼器アセンブリ１２に正確に位置決めすることができる。これにより、ここで説明された移行入口円錐体は、既存の燃焼器アセンブリ１２に取り付けられるレトロフィットキット６０の一部として実現することができる。
【００２７】
本発明の特定の実施の形態が例示および説明されているが、発明の思想および範囲から逸脱することなく様々なその他の変更および改変をなし得ることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明の範囲に包含される全てのこのような変更および改変を添付の請求項において網羅しようとするものである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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