JP6385375B2

JP6385375B2 - ガスタービン内の燃焼器

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Publication number: JP6385375B2
Application number: JP2015559453A
Authority: JP
Inventors: エム．クレインジョン; ラムナウアーマウナ; サトクマザファー
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2018-09-05
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: RU2015135826A; CN105074337B; EP2962040B1; EP2962040A1; WO2014131597A1; US9163837B2; US20140238029A1; CN105074337A; RU2665822C2; JP2016516169A

Description

本発明は、ガスタービンエンジンの燃焼器に設けられたフロー調整部材に関する。このフロー調整部材には複数のパネルが含まれており、燃焼器内で燃料と共に燃焼されるに至る途上で空気がこれらのパネルを通過して流れる。

ガスタービンエンジンの動作中、空気は、圧縮機セクションにおいて圧縮され、ついで燃料と混合され、燃焼セクションにおいて燃焼して高温燃焼ガスが発生する。カン・アニュラ型ガスタービンエンジンの場合、燃焼セクションは、環状に配列された複数の燃焼器から成り、これらの燃焼器は場合によっては「カン」とも呼ばれ、各燃焼器がエンジンのタービンセクションへ高温燃焼ガスを供給する。さらにタービンセクションにおいて、高温燃焼ガスが膨張させられて、燃焼ガスからエネルギーが取り出され、発電に利用される出力パワーが供給される。

発明の概要
本発明の第１の観点によれば、ガスタービン内に燃焼器が設けられており、この燃焼器は、主燃焼ゾーンを規定する内側容積部材を含むライナと、燃料を主燃焼ゾーンに供給する燃料噴射システムと、半径方向でライナの外側に配置されたフロースリーブとを有している。フロースリーブはライナと共に、燃料噴射システムから送出された燃料と混合されるに至る途上で空気が流れる通路を規定しており、この場合、主燃焼ゾーン内で混合物が燃焼して、高温燃焼ガスが発生する。さらに燃焼器は、トランジションダクトを含むトランジションアセンブリを有している。この場合、トランジションダクトは、燃焼器から排出された高温燃焼ガスがエンジンのタービンセクションへ向かう流れ方向に関して、ライナの下流に配置されており、この高温燃焼ガスの流れ方向によって軸線方向が規定される。さらに燃焼器は、ライナとトランジションアセンブリのうち少なくとも一方に取り付けられたフロー調整部材も有しており、このフロー調整部材は、フロースリーブの近接領域内まで延在しているが、フロースリーブとは結合されていない。フロー調整部材は少なくとも１つのパネルを備えており、このパネルは、空気が通路に至る途上で少なくとも１つのパネルを通過できるように構成されている。この場合、主燃焼ゾーン内で燃焼させるために通路に入る空気の少なくとも大部分が、少なくとも１つのパネルを通過する。

本発明の２番目の観点によれば、燃焼器がガスタービンエンジン内に設けられており、この燃焼器は、フロースリーブと、燃料噴射システムと、燃焼器からエンジンのタービンセクションへ高温燃焼ガスを搬送する流路を規定する流路構造とを備えている。この流路構造は、ライナとトランジションアセンブリとを含む。ライナは、主燃焼ゾーンを規定する内側容積部材を含み、半径方向でフロースリーブの内側に配置されている。ライナはフロースリーブと共に、燃料噴射システムから送出された燃料との混合に至る途上で空気が流れる通路を規定しており、この場合、主燃焼ゾーン内で混合物が燃焼して、高温燃焼ガスが発生する。トランジションアセンブリはトランジションダクトを含んでおり、このトランジションダクトは、流路を通過する高温燃焼ガスの流れ方向に関して、ライナの下流に配置されており、この高温燃焼ガスの流れ方向によって軸線方向が規定される。燃焼器はさらにフロー調整部材を有しており、このフロー調整部材は、流路構造とフロースリーブのうち一方の部材に取り付けられており、流路構造とフロースリーブのうち他方の近接領域内まで延在しているが、この他方の部材とは結合されていない。フロー調整部材は、フレームと、このフレームに取り付けられた複数のパネルとを含み、これらのパネルは、空気が通路に至る途上でこれらのパネルを通過できるように構成されている。通路に入る空気の少なくとも大部分は、これらのパネルを通過する。さらにこの場合、流路構造とフロースリーブのうちの一方からフロー調整部材を外さなくても、パネルの取り外しと交換が可能であるように、それらのパネルはフレームに着脱可能に取り付けられている。

本明細書に続いて最後に特許請求の範囲が記載されており、これは本発明を明確に表すものであり、その権利範囲をはっきりと主張しているが、添付の図面を参照した以下の説明からも、本発明の理解が深まるであろう。なお、図中、同等の部材には同じ参照符号が付されている。

本発明の１つの実施形態による複数の燃焼器を含むガスタービンエンジンの側面を部分的に示す断面図図１に示したエンジンに含まれる燃焼器の一部分を示す斜視図であって、本発明の１つの観点によるフロー調整部材を含む燃焼器を示す図図２に示した燃焼器とフロー調整部材の一部分を示す側面横断面図図２および図３に示したフロー調整部材の組み立て中に用いられる１つのステップを示す斜視図本発明の別の実施形態によるフロー調整部材を含む燃焼器の一部分を示す側面横断面図本発明の別の実施形態によるフロー調整部材を含む燃焼器の一部分を示す側面横断面図本発明の別の実施形態によるフロー調整部材を含む燃焼器の一部分を示す側面横断面図本発明の別の実施形態によるフロー調整部材を含む燃焼器の一部分を示す側面横断面図

有利な実施形態に関する以下の詳細な説明では、それらの実施形態の一部を成す添付の図面を参照するが、図面には、限定のためではなく例示のために、本発明を実施可能な特別な有利な実施形態が示されている。なお、他の実施形態を採用してもよいし、本発明の着想および範囲を逸脱することなく、変更を加えることができるのは自明である。

図１には、本発明に従って構成されたガスタービンエンジン１０が示されている。エンジン１０には、圧縮機セクション１２と、複数の燃焼器１６から成る燃焼器アセンブリＣ_Aを備えた燃焼セクション１４と、タービンセクション１８とが含まれている。なお、本発明による燃焼器アセンブリＣ_Aは、好ましくは環状に配列された複数の燃焼器１６から成り、これらの燃焼器１６は、エンジン１０内部の軸線方向を規定するエンジン１０の長手軸Ｌ_Aを中心に配置されている。このような構成は一般に、「カン・アニュラ型燃焼器アセンブリ」と呼ばれる。

圧縮機セクション１２は吸入空気を取り込んで圧縮し、それらの空気の少なくとも一部分は、燃焼器１６へ供給するために燃焼器シェル２０へと案内される。燃焼器シェル２０内の空気のことを、以下では「シェル空気」と称する。圧縮された空気の残りの部分は、エンジン１０内の様々なコンポーネントを冷却するために、圧縮機セクション１２から取り出すことができる。たとえば、圧縮された空気を圧縮機セクション１２から逃がして、タービンセクション１８内のコンポーネントへ供給することができる。

圧縮空気が燃焼器シェル２０から燃焼器１６に入ると、この空気は燃料と混合され、主燃焼ゾーンＣ_Z内で着火されて高温燃焼ガスが発生し、このガスは個々の燃焼器１６内を乱流として著しく高い速度で流れる。ついで各燃焼器１６内の燃焼ガスは、個々のトランジションダクト２２（図１には１つのトランジションダクト２２にしか示されていない）を通過してタ―ビンセクション１８へ流れ、燃焼ガスはこのセクションで膨張し、そこからエネルギーが取り出される。燃焼ガスから取り出されたエネルギーの一部分は、タービンロータ２４を回転させるために利用される。タービンロータ２４は、長手軸Ｌ_Aに沿って軸線方向でエンジン１０を貫通して延在する回転可能なシャフト２６に平行に延在している。

図１に示されているように、個々のエンジンセクション１２，１４，１８を収容するために、エンジンケーシング３０が設けられている。燃焼セクション１４を取り囲むケーシング３０の一部分は、燃焼器シェル２０を規定するケーシング壁３２から成り、つまり燃焼器シェル２０によって、燃焼セクション１４を取り囲むケーシング３０の一部分中の内側容積部が規定される。

次に図２および図３を参照しながら、図１に示した燃焼器アセンブリＣ_Aの複数の燃焼器のうち１つの燃焼器１６と、燃焼器１６の燃焼ゾ―ンＣ_Zへシェル空気を供給するためのフロー調整部材４０について説明する。なお、図２および図３には、ただ１つの燃焼器１６とフロー調整部材４０だけしか示されていないけれども、燃焼器アセンブリＣ_A内の残りの燃焼器１６にも、図２および図３に示して説明するものと同様のまたは同一のフロー調整部材４０が含まれる。

燃焼器１６には、フロースリーブ４２とライナ４８が設けられており、ライナ４８は、高温作動ガスを発生させるために燃料とシェル空気とを混合して燃焼させる燃焼ゾーンＣ_Z（図３参照）を規定する内側容積部材４８Ａを有している。さらに燃焼器１６には、トランジションダクト２２を含むトランジションアセンブリ５０と、半径方向でトランジションダクト２２の外側に延在する環状部材を含むトランジションリング５４と、燃焼ゾーンＣ_Zに燃料を供給するための燃料噴射システム５６（図１参照）が設けられている。トランジションダクト２２は、高温作動ガスをタービンセクション１８へ供給するために、ライナ４８と結合されており、つまり図３に示されているように、トランジションダクト２２は、燃焼器１６から排出された高温燃焼ガスがタービンセクション１８へと向かう流れ方向Ｆ_DCGに関して、ライナ４８の下流に配置されている。この場合、高温燃焼ガスの流れ方向Ｆ_DCGによって軸線方向が規定される。なお、ここではライナ４８とトランジションアセンブリ５０をまとめて「流路構造Ｆ_PS」と称し、この流路構造Ｆ_PSによって、高温燃焼ガスを燃焼器１６からエンジン１０のタービンセクション１８へと搬送する高温燃焼ガスの流路が規定される。

さらに図３を参照すると、図示の実施形態におけるフロースリーブ４２は、一般に円柱状の部材から成り、この部材によって、燃焼ゾーンＣ_Zへ供給すべきシェル空気が通過して流れる通路６０に対する外側の境界が規定される。フロースリーブ４２は、このフロースリーブ４２とライナ４８との間に半径方向で通路６０が規定されるように、半径方向でライナ４８の外側に配置されている。フロースリーブ４２は、燃焼器１６の頭端部１６Ａのところでエンジンケーシング３２に取り付けられた第１端部４２Ａ（図１参照）と、第１端部４２Ａとは反対側の第２端部４２Ｂとを有する。

図示の実施形態の場合、燃料噴射システム５６は、中央パイロット燃料噴射器と、このパイロット燃料噴射器の周囲に環状に配列された主燃料噴射器とを有している（図１参照）。ただし本発明の着想および範囲を逸脱することなく、燃料噴射システム５６がこれとは別の構成を有するようにしてもよい。パイロット燃料噴射器および主燃料噴射器はそれぞれ、エンジン１０の動作中、燃焼ゾーンＣ_Zへ燃料を供給する。

さらに図２および図３を参照すると、流路構造Ｆ_PSとフロースリーブ４２との間において半径方向に、フロー調整部材４０が配置されている。図示の実施形態の場合、フロー調整部材４０は、トランジションリング５４からフロースリーブ４２に向かって延在する環状部材を有しており、この部材はフロースリーブ４２の第２端部４２Ｂに接近しているが、フロースリーブ４２とは結合されていない。ここで述べておくと、フロー調整部材４０を、トランジションリング５４からではなく、流路構造Ｆ_PSの他のコンポーネントから延在させてもよい。たとえばフロー調整部材４０を、図６および図７に示されている後述の実施形態のようにライナ４８の一部分から、またはトランジションダクト２２から、フロースリーブ４２に向かって延在させてもよいし、あるいはフロー調整部材４０を、図５に示されている後述の実施形態のように、フロースリーブ４２から流路構造Ｆ_PSに向かって延在させてもよい。

フロー調整部材４０は、通路６０内に入るシェル空気の入口を規定するものであり、トランジションリング５４に固定されそこから延在するフレーム７０と、このフレーム７０内に着脱可能に取り付けられた複数の交換可能なパネル７２とを有している（ただし図２においてパネル７２の半径方向で内側に配置された構造が見えるように、図２ではパネル７２のいくつかが取り外されている）。本発明の１つの観点によれば、パネル７２は、空気が通路６０に至る途上でそれらのパネル７２を通過して流れるように構成されている。この場合、各パネル７２は、個々のパネル７２を通過して流れる許容空気量をコントロールできるように、望ましい通気率をもたせて選択することができる。図４を参照すると、パネル７２は、それらのパネル７２がフレーム７０内に収容されるように、パネル７２を通常は軸線方向にスライドさせることによって、フレーム７０内に着脱可能に取り付けられる。この場合、フレーム７０をトランジションリング５４から外さずに、さらにはトランジションリング５４をトランジションダクト２２から外さずに、パネル７２を取り外して交換することができる。

図２〜図４に示した実施形態によれば、パネル７２は複数の孔７４を有しており、パネル７２を通過して通路６０に入るシェル空気は、これらの孔７４を通過する。本発明の１つの観点によれば、通路６０に至る途上で個々のパネル７２を通過して流れる許容空気量をコントロールできるように、望ましい孔の構成をもたせて各パネル７２を選択することができる。個々のパネル７２を通過する許容空気量を制御するために、たとえば孔７４のサイズ、形状、配置および／または配向を変更することができる。なお、図示の実施形態におけるパネル７２は、通常は円形の孔７を有しているけれども、空気を通過させることのできる別の構成を備えたパネルを用いてもよく、たとえば楕円形の孔、スロット、メッシュパネル、穿孔パネル、またはワイヤが封入された圧延された薄板パネルを用いてもよい。さらにここで述べておくと、フロー調整部材４０に含まれるパネル７２がすべて、同じ孔の構成を備えていなくてもよい。つまり、これらのパネル７２のうちの１つまたは複数のパネルが、残りのパネル７２とは異なる孔の構成を有するようにしてもよい。

図２および図３に示されているように、フロー調整部材４０はさらにフランジ７８を有しており、これはフレーム７０から延在し、半径方向でフロースリーブ４２と重なり合っている。フランジ７８は、フロースリーブ４２の第２端部４２Ｂに接近しているが、フロースリーブ４２とは結合されておらず、フランジ７８とフロースリーブ４２とが共働して、それらの間の漏れを実質的に防ぐための封止部が形成されるように構成されている。したがって、主燃焼ゾーンＣ_Z内で燃焼させるために通路６０に入るシェル空気の少なくとも大部分は、パネル７２における孔７４を通過するけれども、主燃焼ゾーンＣ_Z内で燃焼させるために通路６０に入る実質的にすべてのシェル空気は、パネル７２における孔７４を通過するか、または、フランジ７８とフロースリーブ４２の第２端部４２Ｂとの間で漏出する。なお、１つまたは複数のパネル７２を交換すべき場合に、フランジ７８を容易に取り外せるように、フランジ７８をボルトでフレーム７０に締結するのが好ましい。

引き続き図２および図３を参照すると、燃焼器１６にはさらに複数の共鳴器ボックス８０が設けられており、これらはライナ４８から半径方向で外側に通路６０に向かって延在している。図２および図３の実施形態の場合、共鳴器ボックス８０は、通路６０へ向かうシェル空気の流れ方向Ｆ_DSAに関して、フロー調整部材４０の下流に配置されている（図３参照）。ただし、図５に示されている後述の実施形態のように、シェル空気の流れ方向Ｆ_DSAに関して、フロー調整部材４０の上流に配置してもよい。

共鳴器ボックス８０には開口部８２が設けられており（図２参照）、これによって通路６０内の空気の一部分を、共鳴器ボックス８０内の内側容積部８４に流すことができる。ついで共鳴器ボックス８０の内側容積部８４における空気は、ライナ４８に形成された開口部８６を介して、ライナ４８の内側容積部材４８Ａに流入する（図３参照）。共鳴器ボックス８０に入って通過するシェル空気の一部分の流れにより、当業者には明らかであるように、燃焼器内１６内の振動が減衰する。

エンジン１０の動作中、上述のように圧縮機セクション１２から燃焼器シェル２０に流れ込んだシェル空気は、燃焼器シェル２０からフロー調整部材４０のパネル７２に設けられた孔７４を通過して、通路６０に入る。ここで判明したのは、燃焼器１６内のいくつかのコンポーネントたとえばフィードパイプ、支持脚部など（図示せず）が、１つまたは複数のパネル７２に対応する位置において、通路６０内へ搬送される有効シェル空気量に影響を及ぼす可能性がある、ということである。したがって本発明によれば、各パネル７２を通過する許容シェル空気量をコントロールして、各パネル７２を介して通路６０にほぼ均等なシェル空気量を流入させるように構成できるよう、望ましい通気率をもたせてパネル７２各々を選択することができる。パネル７２を介して通路６０中へ流入するほぼ均等なシェル空気流量を発生させることが有利である理由は、このようにすることで、主燃料噴射器各々に対し実質的に等しい空気流パターンが得られるからであり、その結果、いっそう強く集束されて制御された燃焼ガスが各燃焼器１６内に生成されるようになるからである。

当業者に自明であるように、共鳴器ボックス８０は、特定の音響周波数を抑圧するように調整されている。燃焼器１６内には、限られた個数の共鳴器ボックス８０のためのスペースしかないので、最もリスクが高い周波数だけが抑圧のために選択され、その際、共鳴器の調整は、個々の共鳴器ボックス８０各々の内側容積部８４内の内部圧力の調整、および内側容積部８４のサイズの選定によって行われ、さらにライナ４８内に形成される開口部８６のサイズ設定によっても行われる。この実施形態の場合、共鳴器ボックス８０は、通路６０内へ流入するシェル空気の流れ方向Ｆ_DSAに関して、フロー調整部材４０の下流に配置されているので、各共鳴器ボックス８０が設計された調整パラメータに従い機能できるように、ほぼ均等なシェル空気量の圧力を共鳴器ボックス８０各々に供給することができる。

これらのことに加え、フレーム７０をトランジションリング５４から外さずに、さらにトランジションリング５４をトランジションダクト２２から外さずに、パネル７２をフロー調整部材４０から取り外すことができるので、パネル７２の交換に関して効率が高まる。これらのパネル７２は、個々のパネル７２の損傷により、または上述のように通気率調整のために、交換可能である。

しかも、この実施形態によるフロー調整部材４０は、トランジションアセンブリ５０と、つまりトランジションリング５４と結合されているが、フロースリーブ４２またはライナ４８とは結合されていないので、熱成長量が異なることに起因してこれらの個々のコンポーネントに発生する内部応力が低減され、またはその発生が回避される。つまりエンジン１０の動作中、フロースリーブ４２、ライナ４８、およびトランジションダクト５４は、それぞれ異なるように熱膨張および熱収縮する可能性がある。これは少なくとも部分的に、ライナ４８の内側容積部材４８Ａにおいて規定される主燃焼ゾーンＣ_Z内に高温燃焼ガスが発生することに起因する。したがって、高温燃焼ガスをエンジン１０のタービンセクション１８へ搬送するライナ４８とトランジションダクト５４は、エンジン動作中、高温燃焼ガスに直接晒されないフロースリーブ４２よりも著しく高い温度に達する。さらにフロースリーブ４２とライナ４８とトランジションダクト５４は、熱膨張係数がそれぞれ異なる材料から形成されている場合もある。フロースリーブ４２とライナ４８とトランジションダクト５４の熱膨張係数と動作温度がそれぞれ異なることから、エンジン動作中、それらのコンポーネントの熱膨張および熱収縮の率と量がそれぞれ異なったものとなる可能性がある。本発明のこの実施形態によるフロー調整部材４０は、トランジションアセンブリ５０とは結合されているが、フロースリーブ４２またはライナ４８とは結合されていないので、さもなければそれぞれ異なる率と量で熱膨張するそれらのコンポーネントに起因する内部応力によって、それらのコンポーネント相互間の引き合い／押し合いが生じてしまうけれども、本発明によればこのような内部応力は実質的に低減または回避される。

シェル空気がフロー調整部材４０を通過して通路６０に入ると、フロースリーブ４２の第２端部４２Ｂから燃焼器１６の頭端部１６Ａへ向かう流れ方向Ｆ_DSAで、つまりタービンセクション１８から圧縮機セクション１２へ向かう方向で、通路６０を通過して空気が流れる。通路６０の一方の端部にある燃焼器１６の頭端部１６Ａに空気が到達すると、空気はおおよそ１８０°方向転換して、燃焼器１６の頭端部１６Ａから離れる方向で、つまり圧縮機セクション１２からタービンセクション１８へ向かう方向で、燃焼ゾーンＣ_Z内に流入する。空気は、噴射システム５６により供給される燃料と混合されて燃焼し、既述のように高温作動ガスが発生する。

次に図５を参照すると、この図には、本発明の別の実施形態によるフロー調整部材１４０が例示されている。図中、図１〜図４を参照してこれまで述べてきた構造と類似の構造には、同じ数字に１００を加えた参照符号が用いられている。ただしここで図５に関しては、図１〜図４を参照しながらこれまで説明してきた燃焼器１６のコンポーネントとは異なる燃焼器１１６のコンポーネントについてのみ、説明することにする。

この実施形態によれば、フロー調整部材１４０は、フロースリーブ１４２の第２端部１４２Ｂから流路構造Ｆ_PSに向かって延在しているが、流路構造Ｆ_PSとは結合されていない。したがって、図１〜図４の実施形態を参照しながらこれまで説明してきたような熱成長の問題は、この実施形態によるフロー調整部材１４０によって低減または回避されることになる。

さらにこの実施形態によるフロー調整部材１４０は、複数のパネル１７２を支持するフレームも有している（この実施形態では図示せず）。図１〜図４の実施形態を参照しながらこれまで説明してきたように、望ましい通気率をもたせて、これらのパネル１７２をそれぞれ選択することができる。

次に図６および図７を参照すると、そこには本発明の他の実施形態によるフロー調整部材２４０，３４０が例示されている。図中、図１〜図４を参照してこれまで述べてきた構造と類似の構造には、図６では同じ数字に２００を加えた参照符号が、図７では３００を加えた参照符号が、それぞれ用いられている。ただしここで図６および図７に関しては、図５を参照した上述の燃焼器１１６のコンポーネントとは異なる燃焼器２１６，３１６のコンポーネントについてのみ、説明することにする。また、図６および図７では見やすくするため、燃料噴射システム２５６は取り除かれている。

この実施形態によれば、フロー調整部材２４０，３４０が個々のライナ２４８，３４８に有効に取り付けられるように、ただしフロースリーブ２４２，３４２とは結合されないように、フロー調整部材２４０，３４０がライナ２４８，３４８の延長部Ｅ_Pからフロースリーブ２４２，３４２に向かって延在している。したがって、図１〜図４の実施形態を参照しながらこれまで説明してきたような熱成長の問題は、この実施形態によるフロー調整部材２４０，３４０によって低減または回避されることになる。

さらに、これらの実施形態による共鳴器ボックス２８０，３８０は、個々の通路２６０，３６０へ流入するシェル空気の流れ方向Ｆ_DSAに関して、個々のフロー調整部材２４０，３４０の上流で、ライナ２４８，３４８から半径方向で外側に延在している。これらの実施形態による共鳴器ボックス２８０，３８０それぞれに供給されるシェル空気量は、上述の図１〜図５の実施形態のようには個々のフロー調整部材２４０，３４０によって精密にコントロールできないけれども、これらの実施形態による共鳴器ボックス２８０，３８０それぞれに供給されるシェル空気の量は、フロー調整部材を設けなかった場合よりは精密にコントロールすることができる。

この実施形態によるフロー調整部材２４０，３４０は、複数のパネル２７２，３７２を支持するフレーム２７０，３７０も有している。図１〜図４の実施形態を参照しながらこれまで説明してきたように、望ましい通気率をもたせて、これらのパネル２７２，３７２をそれぞれ選択することができる。

次に図８を参照すると、この図には、本発明の別の実施形態によるフロー調整部材４４０が例示されている。図中、図１〜図４を参照してこれまで述べてきた構造と類似の構造には、同じ数字に４００を加えた参照符号が用いられている。ただしここで図８に関しては、図１〜図４を参照した上述の燃焼器１６のコンポーネントとは異なる燃焼器４１６のコンポーネントについてのみ、説明することにする。また、図８では見やすくするため、燃料噴射システム４５６は取り外されている。

この実施形態によれば、フロー調整部材４４０がライナ４４８に有効に取り付けられるように、ライナ４４８の延長部Ｅ_Pから軸線方向に延在し周方向に間隔をおいて配置されたサポートスピンドルＳ_Sが、フロー調整部材４４０に設けられている。なお、サポートスピンドルＳ_Sを、本発明の着想および範囲を逸脱することなく、流路構造Ｆ_PSにおいてライナ４４８とは異なるコンポーネントから延在させることができる。サポートスピンドルＳ_Sは、フロースリーブ４４２に隣接するフロー調整部材４４０のフレーム４７０を、共鳴器ボックス４８０の上流で構造的に支持する。上述の実施形態と同様に、フロー調整部材４４０は、流路構造Ｆ_PSとフロースリーブ４４２のうちの一方とだけしか結合されておらず、つまりこの実施形態では、フロー調整部材４４０はライナ４４８と結合されているが、フロースリーブ４４２とは結合されていない。したがって、図１〜図４の実施形態を参照しながらこれまで説明してきたような熱成長の問題は、この実施形態によるフロー調整部材４４０によって低減または回避されることになる。

なお、図２〜図４および図６〜図８に示したフロー調整部材４０，２４０，３４０，４４０は、流路構造Ｆ_PSから延在し、図５に示したフロー調整部材１４０は、フロースリーブ１４２から延在しているけれども、これらの実施形態をこれとは逆に構成してもよく、その場合、図２〜図４および図６〜図８に示したフロー調整部材４０，２４０，３４０，４４０を、フロースリーブ４２，２４２，３４２，４４２から延在させることができ、図５に示したフロー調整部材１４０を、流路構造Ｆ_PSから延在させることができる。

これまで本発明の特別な実施形態について例示して説明してきたけれども、当業者に自明のとおり、本発明の着想および範囲を逸脱することなく、それらとは異なる様々な変更や変形を行うことができる。したがって添付の特許請求の範囲においては、本発明の範囲内にあるそのような変更や変形すべてをカバーすることを意図している。

Claims

ガスタービン内の燃焼器において、
主燃焼ゾーンを規定する内側容積部材を含むライナと、
前記主燃焼ゾーン内に燃料を供給する燃料噴射システムと、
前記ライナの半径方向外側に配置されたフロースリーブと、
トランジションダクトを含むトランジションアセンブリと、
前記ライナと前記トランジションアセンブリの少なくとも一方に取り付けられたフロー調整部材と
が設けられており、
前記フロースリーブは前記ライナと共に、前記燃料噴射システムから送出された燃料と混合される空気の、混合に至る途上で流れる通路を規定し、前記主燃焼ゾーン内で混合物が燃焼して高温燃焼ガスが発生し、
前記トランジションダクトは、前記燃焼器から排出されてエンジンのタービンセクションへ向かう前記高温燃焼ガスの流れ方向に関して、前記ライナの下流に配置されており、前記高温燃焼ガスの流れ方向により軸線方向が規定され、
前記フロー調整部材は、前記フロースリーブの近接領域内まで延在しているが、該フロースリーブとは結合されておらず、前記フロー調整部材は、少なくとも１つのパネルを有しており、該少なくとも１つのパネルは、空気が前記通路に至る途上で該少なくとも１つのパネルを通過できるように構成されており、前記主燃焼ゾーン内で燃焼させるために前記通路に入る空気の少なくとも大部分は、前記少なくとも１つのパネルを通過する、
ただし、トランジションリングからフレームを外すことなく前記パネルの取り外しおよび交換が可能であるように、該パネルは前記フレームに着脱可能に取り付けられている、
ことを特徴とする、ガスタービン内の燃焼器。
前記フロー調整部材はさらにフレームを有しており、
前記少なくとも１つのパネルは、該フレームに取り付けられた複数のパネルから成る、
請求項１記載の燃焼器。
個々のパネルをそれぞれ通過して流れる許容空気量をコントロール可能であるように、望ましい通気率をもたせて前記パネルをそれぞれ選択可能である、
請求項１記載の燃焼器。
前記トランジションアセンブリはさらに、前記トランジションダクトと結合された環状のトランジションリングを有しており、
前記フロー調整部材は、該トランジションリングに取り付けられた環状の部材を有している、
請求項１記載の燃焼器。
前記フロー調整部材はさらにフランジを有しており、
前記フランジが前記フロースリーブと共に封止部を形成して、前記フランジと前記フロースリーブとの間からの漏出を実質的に防止するように、前記フランジは、前記フロースリーブと半径方向でオーバラップして前記フロースリーブに近接しているが、前記フロースリーブとは結合されていない、
請求項１記載の燃焼器。
前記主燃焼ゾーン内で燃焼させるために前記通路に入る実質的にすべての空気は、前記少なくとも１つのパネルを通過するか、または前記フランジと前記スリーブとの間から漏出する、
請求項５記載の燃焼器。
前記少なくとも１つのパネルは複数の孔を含み、
前記少なくとも１つのパネルを通過して前記通路に入る空気は、前記少なくとも１つのパネルにおける前記孔を通過する、
請求項１記載の燃焼器。
前記ライナから前記通路へ半径方向で外側に向かって延在する複数の共鳴器ボックスが設けられており、該共鳴器ボックスは、前記通路内の空気を該共鳴器ボックス内の内側容積部に流入させる開口部を含む、
請求項１記載の燃焼器。
前記ライナは、前記共鳴器ボックスの内側容積部内の空気を前記ライナの内側容積部材に流入させる複数の開口部を含む、
請求項８記載の燃焼器。
前記フロー調整部材の上流で前記ライナから前記フロー調整部材の近接領域まで、半径方向で外側に向かって延在する複数の共鳴器ボックスが設けられており、該共鳴器ボックスは、該共鳴器ボックス内の内側容積部に空気を流入させる開口部を含む、
請求項１記載の燃焼器。
ガスタービンエンジン内の燃焼器において、
フロースリーブと、燃料噴射システムと、流路構造と、フロー調整部材とが設けられており、
前記流路構造は、前記燃焼器からエンジンのタービンセクションへ高温燃焼ガスを搬送する流路を規定し、
前記流路構造は、主燃焼ゾーンを規定する内側容積部材を有するライナと、トランジションダクトを備えたトランジションアセンブリとを含み、
前記ライナは、前記フロースリーブの半径方向内側に配置されていて、前記フロースリーブと共に、前記燃料噴射システムから送出された燃料と混合される空気の、混合に至る途上で流れる通路を規定し、前記主燃焼ゾーン内で混合物が燃焼して、高温燃焼ガスが発生し、
前記トランジションダクトは、前記流路を通過する前記高温燃焼ガスの流れ方向に関して、前記ライナの下流に配置されており、前記高温燃焼ガスの流れ方向により軸線方向が規定され、
前記フロー調整部材は、前記流路構造および前記フロースリーブのうちの一方に取り付けられ、前記流路構造および前記フロースリーブのうちの他方の近接領域内まで延在しているが、該他方とは結合されておらず、
前記フロー調整部材は、フレームと、該フレームに取り付けられた複数のパネルを有しており、
前記複数のパネルは、空気が前記通路に至る途上で該複数のパネルを通過できるように構成されており、
前記通路に入る空気の少なくとも大部分は前記パネルを通過し、
前記フロー調整部材を前記流路構造および前記フロースリーブの一方から外すことなく、前記パネルの取り外しおよび交換が可能であるように、前記パネルが前記フレームに着脱可能に取り付けられている
ことを特徴とする、ガスタービンエンジン内の燃焼器。
前記トランジションアセンブリはさらに、前記トランジションダクトと結合された環状のトランジションリングを有しており、
前記フロー調整部材は、該トランジションリングに取り付けられた環状の部材を有している、
請求項１１記載の燃焼器。
前記フロー調整部材はさらにフランジを有しており、前記フランジが前記フロースリーブと共に封止部を形成して、前記フランジと前記フロースリーブとの間からの漏出を実質的に防止するように、前記フランジは、前記フレームから延在し前記フロースリーブと半径方向でオーバラップして前記フロースリーブに近接しているが、前記フロースリーブとは結合されておらず、
前記主燃焼ゾーン内で燃焼させるために通路に入る実質的にすべての空気は、前記パネルを通過するか、または前記フランジと前記スリーブとの間から漏出する、
請求項１１記載の燃焼器。
前記パネルは複数の孔を含み、前記パネルを通過して前記通路に入る空気は、前記パネル内の孔を通過する、
請求項１１記載の燃焼器。
個々のパネルをそれぞれ通過して流れる許容空気量をコントロール可能であるように、望ましい孔の構成をもたせて前記パネルをそれぞれ選択可能である、
請求項１４記載の燃焼器。
個々のパネルをそれぞれ通過して流れる許容空気量をコントロール可能であるように、望ましい通気率をもたせて前記パネルをそれぞれ選択可能である、
請求項１１記載の燃焼器。
前記ライナから前記通路へ半径方向で外側に向かって延在する複数の共鳴器ボックスが設けられており、該共鳴器ボックスは、前記通路内の空気を該共鳴器ボックス内の内側容積部に流入させる開口部を含む、
請求項１１記載の燃焼器。
前記ライナは、前記共鳴器ボックスの内側容積部内の空気を前記ライナの内側容積部材に流入させる複数の開口部を含む、
請求項１７記載の燃焼器。
前記フロー調整部材の上流で前記ライナから前記フロー調整部材の近接領域まで、半径方向で外側に向かって延在する複数の共鳴器ボックスが設けられており、該共鳴器ボックスは、該共鳴器ボックス内の内側容積部に空気を流入させる開口部を含む、
請求項１１記載の燃焼器。