JP2011226481A

JP2011226481A - トランジションダクト界面における燃焼器ライナ冷却及びその関連する方法

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Publication number: JP2011226481A
Application number: JP2011090646A
Authority: JP
Inventors: Jonathan Dwight Berry; ジョナサン・ドワイト・ベリー; Kara Johnston Edwards; カーラ・ジョンストン・エドワーズ; Heath Michael Ostebee; ヒース・マイケル・オスティビー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: CN102242934A; EP2378200A3; US8276391B2; EP2378200B1; CN102242934B; EP2378200A2; JP5391225B2; US20110252805A1

Abstract

【課題】燃焼器ライナ（ＣＬ）とトランジションピース（ＴＰ）との移行領域の冷却効率の向上。
【解決手段】燃焼器アセンブリは、燃焼器及びＣＬ（５４）と、第１流れアニュラス（６４）を画成する第１流れスリーブ（６２）を含む。第１流れスリーブは第１の開口（２８）を有していて圧縮機吐出空気を半径方向冷却空気として第１流れアニュラスに送る。第２流れスリーブ（５８）がＴＰ（５２）との間に第２流れアニュラス（６０）を画成し、第２の開口を有していて、圧縮機吐出空気を半径方向冷却空気として第２流れアニュラスに送り、第１流れアニュラスと連通させる。弾性環状シール構造体（８６）がＣＬの後端とＴＰの前端の間に配置され、第１の環状キャビティを画成する。１以上の移送管（１００）で、第１及び第２流れアニュラスの外側から弾性環状シール構造体（８６）及びＣＬの後端（５６）に圧縮機吐出冷却空気を直接供給する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガスタービンエンジン内の内部冷却に関し、より詳細には、燃焼器ライナとトランジションダクトとの間の界面又は移行領域でより効率的で均一な冷却を提供するためのアセンブリに関する。

従来のガスタービン燃焼器は、燃料と空気が別個に燃焼室に流入する拡散（すなわち非予混合）燃焼を用いている。混合及び燃焼プロセスは、３９００°Ｆを上回る火炎温度をもたらす。ライナを有する従来の燃焼器及び／又はトランジションピース（トランジションダクトともいう。）は、一般に、約１万時間（１００００ｈｒｓ）の間僅か約１５００°Ｆ程度の最大温度に耐えることが可能であるので、燃焼器及び／又はトランジションピースを保護する措置を取らなければならない。通常、これは、衝突冷却とフィルム冷却の組み合わせにより行われ、燃焼器ライナの外側を流れスリーブが囲むことにより形成されるプレナム内に比較的低温の圧縮機吐出空気を導入することを伴う。この従来構成では、プレナムからの空気は、燃焼器ライナ内の開口を通ってライナ外面に衝突し、次いで、ライナの外側又は低温側表面全体にフィルムとして通過する。

しかしながら、先進的な燃焼器は、ＮＯｘを低減するために可能な限り多くの空気量を燃料と混合するので、利用可能な冷却空気がほとんど又は全く存在せず、これにより燃焼器ライナ及びトランジションピースのフィルム冷却が問題になる。それでも尚、燃焼器ライナは、材料温度を限界未満に維持するためにアクティブ冷却を必要とする。乾式低ＮＯｘ（ＤＬＮ）エミションシステムでは、この冷却は、低温側対流としてのみ供給することができる。このような冷却は、温度勾配及び圧力損失の要件内で実施されなければならない。従って、「背面」冷却と併せた熱障壁コーティングなどの手段は、燃焼器ライナ及びトランジションピースを過熱による損傷から保護すると考えられてきた。背面冷却は、圧縮機吐出空気をトランジションピース及び燃焼器ライナの外側表面にわたって通した後に空気を燃料と予混合することを含む。

燃焼器ライナにおいて、現行の別の手法は、ライナを衝突冷却すること、又はライナの外面上にタービュレータを設けることである（例えば、米国特許第７０１０９２１号を参照）。乱流発生は、流れを妨害して剪断層及び高乱流を生じさせ、表面上の熱伝達を向上させる鈍頭体を設けることにより機能する。別の手法は、ライナの外面又は外側表面上に陥凹部のアレイを設けることである（例えば、米国特許第６０９８３９７号を参照）。ディンプル状陥凹部は、流れ混合を向上し、熱伝達を改善するために表面をスクラビング処理する編成渦流を提供することにより機能する。種々の公知の技術は、熱伝達を高めるが、温度勾配と圧力損失に対して異なる作用を有する。

燃焼器ライナ／トランジションピースシール界面においてより効率的でより均一な冷却を可能にし、更に、シール及び隣接する構成要素を冷却する目的で高圧箇所からシール領域に冷却空気が送られる界面シールにおいて漏出を最小限にする必要性が依然としてある。

米国特許第７０１０９２１号明細書米国特許第６０９８３９７号明細書米国特許第７５９４４０１号明細書

上記その他の短所は、以下で広範に説明する例示的な実施形態で対処又は軽減される。

従って、非限定的な１つの例示的な実施形態では、タービン用燃焼器アセンブリが提供され、タービン用燃焼器アセンブリが、燃焼器ライナを含む燃焼器と、燃焼器ライナを囲繞して燃焼器ライナとの間で実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラスを半径方向に画成する第１の流れスリーブとを備え、第１の流れスリーブが、円周周りに形成される複数の第１の開口を有していて、圧縮機吐出空気を半径方向の冷却空気として第１の流れアニュラスに送り、燃焼器アセンブリが更に、燃焼器ライナに接続されてタービンに高温燃焼ガスを送るよう適合されたトランジションピースと、トランジションピースを囲繞してトランジションピースとの間で実質的に軸方向に延在する第２の流れアニュラスを半径方向に画成する第２の流れスリーブとを備え、第２の流れスリーブが、圧縮機吐出空気を半径方向の冷却空気として第２の流れアニュラスに送る複数の第２の開口を有していて、実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラスが実質的に軸方向に延在する第２の流れアニュラスと接続されており、燃焼器アセンブリが更に、燃焼器ライナの後端部分とトランジションピースの前端部分との間で半径方向に配置され、トランジションピースの前端部分と燃焼器ライナの後端部分との間で第１の環状キャビティを半径方向に画成するよう構成された弾性環状シール構造体と、第２の流れスリーブから第２の流れアニュラスを通ってトランジションピースに半径方向に延在し、実質的に軸方向に延在する第１及び第２の流れアニュラスの外部の区域から弾性環状シール構造体及び燃焼器ライナの後端に直接半径方向で圧縮機吐出冷却空気を供給するよう構成された１以上の移送管とを備える。

別の非限定的な例示的な態様において、タービン用燃焼器アセンブリが提供され、タービン用燃焼器アセンブリが、燃焼器ライナを含む燃焼器と、燃焼器ライナを囲繞して燃焼器ライナとの間で実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラスを半径方向に画成する第１の流れスリーブとを備え、第１の流れスリーブが、円周周りに形成される複数の第１の開口を有していて、圧縮機吐出空気を半径方向の冷却空気として第１の流れアニュラスに送り、燃焼器アセンブリが更に、燃焼器ライナに接続されて、タービンに高温燃焼ガスを送るよう適合されたトランジションピースと、トランジションピースを囲繞してトランジションピースとの間で実質的に軸方向に延在する第２の流れアニュラスを半径方向に画成する第２の流れスリーブとを備え、第２の流れスリーブが、圧縮機吐出空気を半径方向の冷却空気として第２の流れアニュラスに送る複数の第２の開口を有していて、実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラスが実質的に軸方向に延在する第２の流れアニュラスと接続され、燃焼器アセンブリが更に、燃焼器ライナの後端部分とトランジションピースの前端部分との間で半径方向に配置された弾性環状シール構造体と、第１及び第２の流れスリーブの外部の位置から弾性環状シール構造体及び燃焼器ライナの後端部分に直接圧縮機吐出冷却空気を供給する手段とを備える。

ガスタービン燃焼器ライナの後端部分及び環状シール構造体を冷却する方法であって、環状シール構造体が、ガスタービン燃焼器ライナの後端部分と、燃焼器ライナからガスタービンの第１の段に燃焼ガスを供給するよう適合されたトランジションピースとの間に半径方向に配置されており、燃焼器ライナがトランジションピースに接続され、燃焼器ライナを囲む流れスリーブが、トランジションピースを囲むインピンジメントスリーブに接続され、これにより冷却流れアニュラスを画成し、本方法が、流れスリーブ及びインピンジメントスリーブの外部の位置から環状シール構造体及び燃焼器ライナの後端部分に直接冷却空気を供給する段階と、その後に、冷却空気の少なくとも大部分を冷却流れアニュラスに配向する段階とを含む。

次に、以下に示す図面に関して本発明を詳細に開示する。

燃焼器ライナ／トランジションピース界面領域を含むガスタービン燃焼器セクションの部分概略図。トランジションピースと燃焼器ライナとの間に配置される環状シールを備えた、トランジションピース及びインピンジメントスリーブに接合された燃焼器ライナ及び流れスリーブのより詳細な部分斜視図。燃焼器ライナトランジションピースフラシールの冷却構成を示す従来の燃焼ライナの後端の分解部分図。本発明の非限定的な例示的実施形態による、フラシール用冷却構成を示す部分切り欠き斜視図。図４に示す構成の正面断面図。非限定的な第２の例示的実施形態による、冷却構成の簡易部分断面図。非限定的な別の例示的実施形態による、第３の冷却構成の簡易部分断面図。図７の線７Ａ−７Ａに沿った断面図。非限定的な別の例示的実施形態による、第４の冷却構成の簡易部分断面図。図８の線８Ａ−８Ａに沿った部分断面図。非限定的な別の例示的実施形態による、第５の冷却構成の簡易部分断面図。非限定的な別の例示的実施形態による、第６の冷却構成の簡易部分断面図。非限定的な別の例示的実施形態による、第７の冷却構成の簡易部分断面図。非限定的な別の例示的実施形態による、第８の冷却構成の簡易部分断面図。

図１は、タービン燃焼器１０の後端、並びに高温燃焼ガスをタービンの第１の段に配向するトランジションピース又はダクトアセンブリ１２への接続部を概略的に図示している。トランジションピースアセンブリ１２は、半径方向内側トランジションピース本体（又は、単にトランジションピース）１４と、トランジションピース１４の半径方向外向きに離間して配置されたインピンジメントスリーブ（又は第２の流れスリーブ）とを含む。その上流側（流れ矢印ＣＧで示される、燃焼器からタービンの第１の段への流れに対して）には、半径方向内側燃焼ライナ１８と、これに関連する半径方向外側流れスリーブ（又は第１の流れスリー部）２０とがある。円で囲まれた領域２２は、対象のトランジションピース／燃焼器ライナ界面である。

ガスタービン圧縮機（図示せず）からの流れは、流れ矢印Ｆで示すようにタービン又は機械ケーシング２４に流入する。いわゆる圧縮機吐出空気の約５０％は、流れ矢印ＣＤで示すようにインピンジメントスリーブ１６に沿ってその周りに形成された開口（詳細には図示しない）を貫通して半径方向に通る。この空気は、トランジションピース１４とインピンジメントスリーブ１６との間の環状領域又は通路２６において反転される（すなわち、燃焼器ライナ及びトランジションピース内のガスの流れと反対に燃焼器の前端に向かう）。圧縮機吐出空気の残りのおよそ５０％は、流れスリーブ２０の孔２８内並びに流れスリーブ２０とライナ１８との間の環状通路３０内に入り、ここで環状通路２６に流れる空気と混合する。通路２６及び３０からの組み合わされた空気は、最初にトランジションピース及び燃焼器ライナを冷却するのに使用され、最終的には再度方向を反転した後、燃焼器ライナに流入し、ここでガスタービン燃料と混合し、燃焼室２１において燃焼する。

図２は、トランジションピース１４／インピンジメントスリーブ１６と燃焼器ライナ１８／流れスリーブ２０との間の界面２２における例示的な接続部を示す。インピンジメントスリーブ１６は、流れスリーブ２０の後端上の取付スリーブ３２に接合される。具体的には、インピンジメントスリーブ１６上の半径方向外向きピストンシール３４が、取付スリーブ３２内に形成された半径方向内向きに面する環状溝３６内に受けられる。トランジションピース１４は、間に配置される従来の環状圧縮形又はフラシール３８と入れ子関係で燃焼器ライナ１８を受ける。

ここで図３を参照すると、界面フラシール３８の区域における従来の冷却構成は、燃焼器ライナ１８の後端５０を冷却するように設計された。具体的には、フラシール３８は、ライナ後端５０を囲む環状カバープレート４０とトランジションピース１４（図２参照）との間に半径方向に取り付けられる。より具体的には、カバープレート４０は、圧縮又はフラシール３８用の取付面を形成する。ライナ１８の後端５０は、複数の軸方向に向いた隆起セクション又はリブ４４により形成され、プレート４０により半径方向外側側部上で閉じた複数の軸方向チャンネル４２を有する。通路２６からの冷却空気は、チャンネルの前端においてカバープレート４０の空気入口開口又は開口４６を通ってチャンネル４２内に導入される。次いで、空気は、チャンネル４２に流入して通過し、ライナ１８の後端５０にて出て、トランジションピースに流入する燃焼ガスに合流する。更なる詳細については同一出願人の米国特許第７０１０９２１号を参照されたい。

図４及び５は、図２及び３に示すものに関して類似しているが、本発明の非限定的な第１の例示的な実施例に従って以下で説明する修正を備えた別の燃焼器ライナ−トランジションピースを示している。

この非限定的な第１の例示的な実施形態では、トランジションピース５２は、ライナの後端部（又は後端）５６で燃焼器ライナ５４に接続される。インピンジメントスリーブアセンブリ５８は、半径方向に離間した関係でトランジションピース５２を囲み、第１の環状流れ通路６０を画成する。流れスリーブ６２は、同様に半径方向に離間した関係で燃焼器ライナ５４を囲み、従って、第１の環状流れ通路６０と直接流れ連通した第２の環状流れ通路６４を画成する。インピンジメントスリーブアセンブリ５８は、半径方向外向きの環状ピストンシール６６を用いて実質的に軸方向の流れスリーブ６２につなげられ、ピストンシール６６は、流れスリーブの後端において環状フランジ７０内の半径方向内向きに面する溝６８内に受けられる。ピストンシール６６は、半径方向内側シール縁部６１とインピンジメントスリーブアセンブリ５８（又は、図示の実施形態では、アセンブリ５８の個別結合構成要素）の前端との間のギャップを最少に維持するために、半径方向内向きに押し付けられた分割環状リング（ピストンリングと類似した）から構成される。

燃焼器ライナ５４の後端５６は、ライナの後方縁部７４と環状肩部又は縁部７６との間に延在する実質的に軸方向に向けられたリブ７２の環状アレイで形成され、従って、それぞれのリブペア間に軸方向に向いたチャンネル７８のアレイを形成することができる。チャンネル７８は、ライナ５４と一体化され、又はライナ５４に接合（例えば、溶接により）することができる環状カバープレート８０により半径方向外側側部上で閉鎖される。

冷却空気出口孔８２の環状列は、環状肩部７６に隣接するカバープレート８０の前端に設けられ、冷却空気入口孔８４の複数の環状列又はアレイがカバープレート８０の後端付近に設けられる。出口開口又は孔８２の構成及び数は、特定の冷却用途による要求に応じて変わる可能性がある点は理解されるであろう。

可撓性環状圧縮又はフラシール８６は、カバープレート８０の後端を覆って入れ子にされ、シールは、複数の軸方法に延在し且つ円周方向に離間したバネフィンガ８８を含み、これらの間に軸方向スロット９０を備える。

トランジションピース５２の前端部（又は前端）９２は、トランジションピース本体の半径方向外壁及び内壁部分９６、９８間にそれぞれ環状プレナムチャンバ９４を含むように形成される。燃焼器の外部にある圧縮機吐出空気（すなわち、通路６０、６４内に流れない高圧圧縮機空気）は、インピンジメントスリーブアセンブリ５８内に形成された開口１０１と、トランジションピース５２内に形成され半径方向に整列した開口１０３との間で半径方向に延在する複数の円周方向に離間した移送管１００を用いて環状プレナムチャンバ９４に直接供給される。この点に関して、移送管は、トランジションピースアセンブリ５８の個別の結合構成要素５９内に配置することができる点に留意されたい。個別の結合構成要素が存在しない場合、移送管は、インピンジメントスリーブ自体に形成される開口から延在することになる。移送管１００は、その数を変えることができ、円形、楕円、楕円、翼形、その他を含む種々の断面形状を有することができる。

プレナム９４内の冷却空気は、トランジションピース５２の半径方向内壁部分９８に設けられた円周方向に離間した開口１０２を通り、フラシール８６下でシールのバネフィンガ８８間の軸方向スロット９０を介して環状スペース又はキャビティに流入する。移送管の構成及びフラシールバネフィンガ８８に対するこれらの位置に応じて、スロット９０は、キャビティ１０４に空気を供給するのに利用可能にすることができる。この場合、個別開口１０５は、バネフィンガ８８内に形成することができる。ここで、冷却空気は、カバープレート８０の後端の冷却孔８４を通ってチャンネル７８に自由に流れることができる。しかしながら、チャンネル７８は、例示的な実施形態でははフラシール８６の後端及び近接した冷却孔８４の２つの列と縁部７４との間に軸方向に配置された１以上の円周方向に延在するリブ１０６によって遮られる点に留意されたい。結果として、冷却空気は、１以上のリブ１０６の何れかの側部上の２つの対向する方向に流れることになる。より具体的には、冷却空気の大部分は、燃焼器の前端に向かって流れ、開口８２から出て通路６０、６４内を流れる空気に合流し、他方、冷却空気の小部分は、燃焼器の後端に向かって流れ、縁部７４にてチャンネル７８から出てライナ及びトランジションダクト内の燃焼ガスの流れに合流する。従って、冷却空気の大部分の流れは、フラシール８６を冷却してライナの後端の低温側を衝突冷却し、他方、冷却空気の小部分がシールキャビティ１０４をパージし、すなわち、キャビティ１０４及びチャンネル７８を通る「新たな」冷却空気の流れを維持する。ここでも同様に、移送管１００の数及び開口１０２の数（合計数及び移送管当たりの数）は、冷却要件並びに燃焼器設計要件により必要に応じて変えることができる。また、状況によっては、冷却を向上させるためにチャンネル７８を定める表面上にタービュレータを設けることが有利となる場合がある。

また、フラシールバネフィンガ８８における個別開口１０５を用いることにより、キャビティ１０４への冷却空気の供給用の導管として細長いスロット９０を用いる場合よりもスペース又はキャビティ１０４への冷却空気の流れを良好に制御できることは理解されるであろう。更にこの点に関して、開口１０５は、構成要素が最大温度に達したときに開口１０２と最適な整列を達成するようなサイズ及び形状にすることができる。

従って、冷却流の大部分を燃焼器ノズルへの通路６４の流れに合流させ、冷却流の小部分がシールをパージして燃焼ガスストリームに逃がすことによって、シール漏出を最小限にし、冷却効率を維持しながら予混合（ひいてはエミッション低減）に利用可能な空気を増大させるようにする。

図６は、簡易形式で示した非限定的な代替の例示的実施形態を表している。上述の実施形態と同様に、ライナ１１０及び流れスリーブ１１２は、界面１１８においてトランジションダクト１１４及びそのインピンジメントスリーブ１１６に接合される。円周方向に離間した移送管１２０は、インピンジメントスリーブ１１６を流れスリーブ１１２に接合する結合構成要素１２２と、トランジションピース前端１２４との間で半径方向に延在する。この実施形態では、図４及び５の構成と比べるとフラシール１２６は反転され、環状スペース又はキャビティ１２８がシール１２６の半径方向外向きに確立される。移送管１２０を介して環状キャビティ１２８に流入する高圧の冷却空気は、バネフィンガ内の開口１２９を介して（又はバネフィンガ間のスロットを通って）燃焼器の前端に向かう方向で環状スペース１２８の外に流出し、通路１２７（図４及び５の通路６４に対応する）内の冷却流に合流する。シールを過ぎて主燃焼流に逃げる冷却空気は皆無かそれに近い。この実施形態では、シール１２６は衝突冷却され、内部キャビティ１２８はパージされるが、滞留冷却によりライナ１１０の後端の僅かな冷却が提供される。

図７及び７Ａは、図４及び５に示す実施形態に類似した実施形態を示している。この代替の設計では、図４において符号７２で示すリブは存在せず、従って、個別チャンネル７８も存在しない。むしろ、ライナ１３２の後端と環状カバープレート１４４との間の半径方向に比較的滑らかで連続した環状スペース又はチャンネル１３０が形成されている。加えて、ライナ１３２は、出口スロット１４８を部分的に定める上向きの後方縁部１４６を有して形成され、パージ空気の小部分が、開口１５０及び個別環状チャンバ１５２（環状リブ１５６の後方の）を通り、続いてスロット１４８から燃焼ガスストリームに流出する。冷却空気の大部分は、開口１５８を通って環状チャンバ１３０に流入し、ライナ１３２の後端の一部を衝突冷却すると同時に隣接する上流側部分を対流冷却し、続いて、開口１６０から出て燃焼流スリーブ１６３とライナ１３２との間の空気の流れに合流する。図７Ａはまた、移送管１６２の丸みのある細長断面形状を示す。この相違点以外は、当該構成は、図４及び５に関連して上記で図示し説明したものと実質的に同様である。チャンバ１３０の構造は、上流方向で冷却流を低圧で拡散させるようテーパーを付けることができる。

図８及び８Ａは、更に別の非限定的な実施形態を示す。図８は、燃焼器の長手方向軸線に対して横断方向の断面を示すことは理解されるであろう。この図では、移送管１６４は、インピンジメントスリーブアセンブリ１６８とトランジションピース１７０との間に延在するそれぞれ複数の半径方向に向いた構造的支持体１６６の一体部品として形成（例えば、鋳造又は他の方法で好適に形成される）できる点は理解できる。支持体１６６は、半径方向内向きの入口開口１７２、半径方向通路１７４、及び複数の出口開口１７６を含むように形成され、これらにより冷却空気がフラシール１８２（部分的にのみ図示される）のバネフィンガ１８０内の整列した開口１７８を通って流れることができ、その結果、上述のようにフラシール１８２の半径方向内向きの区域を実質的に冷却可能になる。

図９に移ると、別の冷却配置の簡易図が提供される。燃焼器ライナ１８２、流れスリーブ１８４、トランジションピース１８６、及びインピンジメントスリーブ１８８は、実質的に上述のままである。ライナ１８２の後端は、環状カバープレート１９２により半径方向外側上が閉鎖された環状凹部１９０を備えて形成される。プレート１９２は、プレート１９２の後端とトランジションピース１８６との間に半径方向に延在する環状フラシール１９４を支持する。幾つかの移送管１９６の各々は、インピンジメントスリーブ１８８とトランジションピース１８６との間に半径方向に延在し、背後の区域１９８に（すなわち、フラシール１９４の前端に向かって）冷却空気を供給する。この区域は、第２のシール２００により前端においてシールされ、冷却空気をカバープレート１９２内の開口２０２を通して環状凹部又はチャンバ１９０内に流入させて、ライナの後端においてカバープレート１９２内の開口２０４及びフラシール１９４内の開口２０６を介して流出させる。この構成は、衝突冷却によってフラシールの前端を冷却し、対流冷却によりライナの後端を冷却すると共に、フラシールの真下のスペース２０８をパージする。冷却空気流は、移送管１９６、開口２０２、及び開口２０４のサイズ、形状、及び数を最適化することによって正確に制御することができる。

図１０は、非限定的な更に別の例示的な冷却構成を示す。燃焼器ライナ、流れスリーブ、トランジションダクト、及びインピンジメントスリーブは実質的に上述のままである。しかしながら、流れスリーブ及びインピンジメントスリーブは、この観点で省略されている点に留意されたい。ライナ２１０の後端はまた、環状カバープレート２１４により半径方向外向きの側部上で閉鎖された環状凹部２１２と、プレート２１４の後端とトランジションピース２１８との間に半径方向に延在する環状フラシール２１６とを備えて形成される。この実施形態では、フラシールは同様に、例えば図９の向きに対して逆にされ、すなわち反転される。圧縮機からの冷却空気は、移送管２２０を通ってフラシール２１６の半径方向外向きのスペース２２２内に流れ、これによりシールを冷却する。次いで、冷却空気は、フラシールのバネフィンガ内の開口２１４を通り、カバープレート内の整列開口２２６を通って蛇行経路に続いて、環状凹部２１２に流入する。冷却空気の全ては、一方ではトランジションダクトとインピンジメントスリーブとの間、他方では燃焼器ライナと流れスリーブとの間の整列通路内の冷却空気の流れに対して実質的に平行にライナの後端から前端に向かって流れる。冷却空気は、カバープレートの前端において開口２２８を介して凹部２１２から出て、上述の整列通路内の空気の流れに合流する。フラシールが衝突冷却される間、スペース２２２内の空気がパージされ、ライナ後端は、主として対流冷却により冷却される点は理解されるであろう。

図１１は、更に別の冷却構成を示し、ここでフラシール２３０は、前端２３２においてトランジションピース２３４に固定され、後端２３６は、ライナ２３８の後端とトランジションダクトとの間で弾性的に圧縮されて相対移動する。前端２３２は、別個の（図示）又は一体化された（図示せず）シール要素２４０を介して好ましくは溶接によりトランジションピース２３４に固定される。この実施形態では、シール自体はインピンジメントプレートとして機能し、例えば、図１０の符号２１４で示すような個別カバープレートの必要性が排除される。従って、移送管２４４を流れる冷却空気は、キャビティ２４６に流入してシールを冷却し、次いで、シール内の開口２４８を通ってシールの半径方向下方の区域２５０に流入し、ここでライナ２３８の後端を衝突冷却する。続いて、冷却空気は、シールの前端にてスロット２５２を通って流出し、流れスリーブと燃焼器ライナとの間の半径方向通路に流れる冷却空気に合流し燃焼器に流入する。

ここで図１２に移ると、内部環状マニホルド２５４がトランジションピース２５６の後端に形成され、移送管２５８からの冷却空気を受け取る。マニホルド２５４は、トランジションピース内の円周方向に離間した開口を通り、次いでフラシール２６６のバネフィンガ２６４内の整列開口２６２を通って、フラシール２６６と、ライナ２７２に固定されるカバープレート又はスリーブ２７０との間の区域２６８に半径方向で空気を供給する。次に、空気がカバープレートの開口２７４を通り、スロット２７６を介してカバープレートの前端にて流出し、ライナと流れスリーブとの間の環状通路内の流れに合流する。

現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に添付の請求項の技術的思想及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な構成を保護するものであることを理解されたい。

１０タービン燃焼器
１２トランジションピース又はダクトアセンブリ
１４，５２，１７０，１８６，２１８，２３４，２５６トランジションピース本体又はトランジションピース
１６インピンジメントスリーブ（又は第２の流れスリーブ）
１８内側燃焼ライナ
２０外側流れスリーブ（又は第１の流れスリーブ）
２１燃焼室
２２円で囲まれた領域
２４機械ケーシング
２６環状領域又は通路
２８孔
３０環状通路
３２取付フランジ
３４半径方向外向きピストンシール
３６半径方向内向きに面する環状溝
３８環状圧縮型又はフラシール
４０，１４４環状カバープレート
４２軸方向チャンネル
４４軸方向に向いた隆起セクション又はリブ
４６空気入口開口又は開口
５０，２３６後端
５４，１１０，１３２，１８２，２１０，２３８，２７２燃焼器ライナ
５６ライナの後端
５８インピンジメントスリーブアセンブリ
５９個別結合構成要素
６０第１の環状流れ通路
６２流れスリーブ
６４第２の環状流れ通路
６６ピストンシール
６８半径方向内向きに面する溝
７０環状フランジ
７２軸方向に向いたリブ
７４，１４６後方縁部
７６環状肩部又は縁部
７８軸方向に向いたチャンネル
８０環状カバープレート
８２後方空気出口孔
８４空気入口孔
８８円周方向に離間したバネフィンガ
９０軸方向スロット
９２，１２４，２３２前方端部
９４環状プレナム
９６，９８半径方向外側ＡＮＤ内側壁部分
１００，１２０円周方向に離間した移送管
１０１，１２９，１５０，１５８，２０２，２０４，２０６，２２４，２２６，２２８，２４８，２７４開口
１０２円周方向に離間した開口
１０３半径方向に整列した開口
１０４，１２８，２４６キャビティ
１０５個別開口
１０６円周方向に延在するリブ
１１２，１８４流れスリーブ
１１４トランジションダクト
１１６，１８８インピンジメントスリーブ
１１８界面
１２２結合構成要素
８６，１２６，１９４，２１６，２３０，２６６フラシール
１２７通路
１３０環状スペース又はチャンバ
１４８出口スロット
１５２個別環状チャンバ
１５６環状リブ
１６０出口開口
１６２，１６４，１９６，２２０，２４４，２５８移送管
１６３燃焼器流れスリーブ
１６６半径方向に向いた構造支持体
１６８インピンジメントスリーブアセンブリ
１７２半径方向内向き入口開口
１７４半径方向通路
１７６複数の出口開口
１７８，２６２整列開口
１８０，２６４バネフィンガ
１９０環状凹部
１９２，２１４カバープレート
１９８，２５０，２６８区域
２００第２のシール
２０８，２２２スペース
２１２環状凹部
２４０シール要素
２５２，２７６スロット
２５４内部環状マニホルド
２６８区域（シール２６６とプレート２７０との間）
２７０カバープレート又はスリーブ

Claims

タービン用燃焼器アセンブリであって、
燃焼器ライナ（５４）を含む燃焼器と、
前記燃焼器ライナを囲繞して燃焼器ライナとの間で実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラス（６４）を半径方向に画成する第１の流れスリーブ（６２）であって、円周周りに形成される複数の第１の開口（２８）を有していて、第１の流れアニュラスへの半径方向の冷却空気として圧縮機吐出空気を配向させる第１の流れスリーブ（６２）と、
前記燃焼器ライナ（５４）に接続されて、前記タービンに高温燃焼ガスを送るよう適合されたトランジションピース（５２）と、
前記トランジションピースを囲繞してトランジションピースとの間で実質的に軸方向に延在する第２の流れアニュラス（６０）を半径方向に画成する第２の流れスリーブ（５８）であって、圧縮機吐出空気を半径方向の冷却空気として第２の流れアニュラスに送る複数の第２の開口を有していて、前記実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラス（６４）を前記実質的に軸方向に延在する第２の流れアニュラス（６０）と接続する第２の流れスリーブ（５８）と、
前記燃焼器ライナの後端（５６）と前記トランジションピースの前端（９２）との間で半径方向に配置され、前記トランジションピースの前端と前記燃焼器ライナの後端との間で第１の環状キャビティ（１０４）を半径方向に画成するよう構成された弾性環状シール構造体（８６）と、
第２の流れスリーブ（５８）から第２の流れアニュラス（６０）を通って前記トランジションピース（５２）に半径方向に延在し、前記実質的に軸方向に延在する第１及び第２の流れアニュラス（６４、６０）の外部の区域から前記弾性環状シール構造体（８６）及び前記燃焼器ライナの後端（５６）に直接半径方向で圧縮機吐出冷却空気を供給するよう構成された１以上の移送管（１００）と
を備える燃焼器アセンブリ。
前記トランジションピース（５２）の前端（９２）が第１の環状冷却プレナム（９４）と共に形成され、使用時には、前記１以上の移送管（１００）が圧縮機吐出冷却空気を第１の環状冷却プレナム（９４）に供給し、環状冷却プレナムが、前記圧縮機吐出冷却空気を前記弾性環状シール構造体（８６）及び前記燃焼器ライナの後端（５６）に供給する、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
第１の環状冷却プレナム（９４）が、複数の円周方向に離間した冷却空気出口開口（１０２）を備え、開口（１０２）が前記弾性環状シール構造体（８６）と実質的に半径方向に整列している、請求項２記載の燃焼器アセンブリ。
前記弾性環状シール構造体が、円周方向に離間したバネフィンガ（８８）を有するフラシール（８６）を含み、前記バネフィンガが、前記冷却空気出口開口と整列した開口（１０５）を備えて形成され、これにより前記冷却空気が第１の環状キャビティ（１０４）に流入できる、請求項３記載の燃焼器アセンブリ。
前記燃焼器ライナ（５４）の後端部分が、第２の環状キャビティ（１３０）を画成する環状カバープレート（１４４）により密閉される環状凹部を備えて形成され、前記環状カバープレートの少なくとも後端部分が、前記フラシール（８６）及び第１の環状キャビティ（１０４）の半径方向内向きに位置し、前記環状カバープレートの後端部分が、冷却空気を第１の環状キャビティ（１０４）から第２の環状キャビティ（１３０）に供給するための複数の冷却空気出口孔（１５８）を備えて形成される、請求項４記載の燃焼器アセンブリ。
第２の環状キャビティ（１３０）が、軸方向で前方及び後方セクション（１３０、１５２）に分割され、前記冷却空気の小部分が前記タービンに向かう方向に流れることが許容され、前記冷却空気の大部分が燃焼器に向かう方向に流れる、請求項５記載の燃焼器アセンブリ。
前記環状カバープレート（１４４）の前端は、前記前方セクション（１３０）内の冷却空気の大部分が第２の環状キャビティから出て前記実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラス（６４）に流れるようにする出口開口（１６０）を備えて形成される、請求項６記載の燃焼器アセンブリ。
第２の環状キャビティの後方セクション（１５２）は、後方セクション（１５２）内の冷却空気の小部分が前記トランジションピース内の燃焼ガスのストリームに流入するのを許容するようにする１以上の出口通路（１５０）を備える、請求項７記載の燃焼器アセンブリ。
前記弾性環状シール構造体が、円周方向に離間したバネフィンガ（８８）を有するフラシール（８６）を含み、前記バネフィンガが、前記冷却空気が第１の環状キャビティ（１０４）から出て前記実質的に軸方向に延在する第１の流れアニュラス（６４）に流れることを許容する開口（１０５）を備えて形成される、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
前記１以上の移送管が、前記トランジションピースと前記トランジションピース（１７０）との間に半径方向に延在する構造支持ストラット（１６６）を含む、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
前記弾性環状シール構造体が、開口（２０６）を備えて形成された円周方向に離間したバネフィンガ（８８）を有するフラシール（１９４）を含み、前記燃焼器ライナの後端が、第２の環状キャビティ（１９０）を画成する環状カバープレート（１９２）により密閉された環状凹部を備えて形成され、前記環状カバープレート（１９２）の少なくとも後端部分が、前記フラシール（１９４）及び第１の環状キャビティ（２０８）の半径方向内向きに位置し、前記環状カバープレート（１９２）の前端部分が、前記１以上の移送管（１９６）から第２の環状キャビティ（１９０）に冷却空気を供給する複数の冷却空気孔（２０２）を備えて形成され、前記環状カバープレート（１９２）の後端部分が、第２の環状キャビティ（１９０）から第１の環状キャビティ（２０８）に冷却空気を供給する複数の冷却空気孔（２０４）を有し、前記冷却空気が、第１の環状キャビティ（２０８）から出て前記トランジションピース内の燃焼ガスのストリームに流入するよう適合される、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
前記弾性環状シール構造体（２３０）が、前記トランジションピース（２３４）と燃焼器ライナ（２３８）との間で後端（２３６）において圧縮されて、前端（２３２）において前記トランジションピース（２３４）に固定され、前記燃焼器ライナ（２３８）と前記弾性環状シール構造体（２３０）との間で前記前端において環状ギャップ（２５０）を残し、前記弾性環状シール構造体（２３０）の半径方向内側壁部分が、前記１以上の移送管（２４４）から前記燃焼器ライナ（２３８）の半径方向外側表面に冷却空気を供給し、これにより前記燃焼器ライナの後端部分を冷却するよう適合された複数の冷却空気開口（２４８）を備える、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
ガスタービン燃焼器ライナ（５４）の後端部分及び環状シール構造体（８６）を冷却する方法であって、前記環状シール構造体（８６）が、前記ガスタービン燃焼器ライナ（５４）の後端部分と、前記燃焼器ライナから前記ガスタービンの第１の段に燃焼ガスを供給するよう適合されたトランジションピース（５２）との間に半径方向に配置されており、前記燃焼器ライナ（５４）が前記トランジションピース（５２）に接続され、前記燃焼器ライナ（５４）を囲む流れスリーブ（６２）が、前記トランジションピース（５２）を囲むインピンジメントスリーブ（５８）に接続され、これにより冷却流れアニュラス（６４、６０）を画成しており、当該方法が、
前記流れスリーブ（６２）及び前記インピンジメントスリーブ（５８）の外部の位置から弾性環状シール構造体（８６）及び前記燃焼器ライナ（５４）の後端部分に冷却空気を供給する段階と、
前記段階の後に、前記冷却空気の少なくとも大部分を前記冷却流れアニュラス（６４）に送る段階と
を含む方法。
前記冷却空気の大部分が前記トランジションピース（５２）に配向される、請求項１３記載の方法。
前記冷却空気の実質的に全てが前記冷却流れアニュラス（６４）に配向される、請求項１３記載の方法。