JP2008169837A - 翼形、スリーブ及び燃焼器アセンブリの組立方法 - Google Patents

翼形、スリーブ及び燃焼器アセンブリの組立方法 Download PDF

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Abstract

【課題】燃焼器ライナーおよびトランジションピースは、機械的特性の保護と耐用年数を延ばすために均一に冷却されるのが望ましい。そのため、フロースリーブおよびインピンジメントスリーブには、冷却空気の運動に適した冷却空気の流れを促進する形状または構成の入口を提供する。
【解決手段】燃焼器用のスリーブ106は、冷却空気を燃焼器の冷却通路へと導くように構成された複数の各翼形突起部500をスリーブ106内に形成されて含み、各翼形突起部500は、前縁544及び後縁548でつながる1対の側壁と、側壁間に形成されて冷却空気を導く1以上の通路502とを含む。1以上の通路502は、冷却通路内で翼形500の周囲を流れる空気の方向と実質的に垂直な方向に空気を導くように構成される。
【選択図】図6

Description

本発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、特にガスタービンエンジンで用いられる燃焼器アセンブリの冷却に関する。
少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンでは、エンジン内の燃焼器アセンブリを冷却するため冷却空気を用いている。冷却空気は燃焼器アセンブリと流体連通した圧縮機から供給されることが多い。少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンでは、冷却空気は圧縮機から吐出されて、トランジションピース及び燃焼器ライナー上にそれぞれ延在するインピンジメントスリーブ及びフロースリーブの周囲に少なくとも部分的に延在するプレナムに流れ込む。冷却空気はプレナムからこれらのスリーブの入口を通して流れ、インピンジメントスリーブとトランジションピースの間(トランジション通路)及び燃焼器ライナーとフロースリーブの間(ライナー通路)に画成される冷却通路に流入する。トランジション通路を通して流れる冷却空気はライナー通路に排出される。冷却空気はトランジションピース及び/又は燃焼器ライナーの金属面で加熱された後、燃焼器で燃料と混合されて使用される。
米国特許第7047723号明細書 米国特許第7010921号明細書 米国特許第6890148号明細書 米国特許第6532744号明細書 米国特許第6494044号明細書 米国特許第6484505号明細書 米国特許第5737915号明細書 米国特許第2006/0101801号明細書 米国特許第2005/0268615号明細書 米国特許第2005/0268613号明細書
燃焼器ライナー及びトランジションピースの機械的特性を保護するとともにそれらの耐用年数を延ばすため、燃焼器ライナー及びトランジションピースが均一に冷却されるのが望ましい。少なくとも幾つかの公知のフロースリーブ及びインピンジメントスリーブは、冷却空気を流れを促進する形状又は構成の入口を備える。他の入口は、既に流路内にある冷却空気の流れと実質的に垂直な角度で冷却空気を冷却通路へと導くように構成された開放端シンブルで埋められる。いずれの場合も、通路内を流れる空気は、流れの方向が相反するために、軸方向の運動量を失いかねず、プレナムから流入する冷却空気の運動に対する障壁も生じかねない。
一つの態様では、燃焼器アセンブリの組立法を提供する。この方法は、複数の入口を有する1以上のスリーブを用意する段階と、1以上のスリーブに画成された複数の入口の少なくともいずれかに1以上の翼形を結合させる段階とを含む。翼形は、前縁及び後縁でつながる1対の側壁を備えており、翼形側壁間に冷却空気を導く1以上の流路が形成される。冷却空気は、燃焼器アセンブリの被冷却部で翼形の周囲を流れる空気の方向と実質的に垂直に流れるように導かれる。本方法は、燃焼器アセンブリの被冷却部の周囲に1以上のスリーブを結合させる段階も含む。
別の態様では、燃焼器アセンブリ用のスリーブを提供する。このスリーブは、スリーブ内に画成された複数の翼形突起部を備えており、各翼形突起部は冷却空気を燃焼器アセンブリの冷却通路に導くように構成される。各翼形突起部は、前縁及び後縁でつながる1対の側壁と、冷却空気を導くため両側壁間に画成された1以上の流路とを備える。1以上の流路は、上記冷却通路内で翼形の周囲を流れる空気の方向と実質的に垂直な方向に空気を導くように構成される。
さらに別の態様では、燃焼器アセンブリの冷却通路内に冷却空気を導くための翼形を提供する。この翼形は、前縁及び後縁でつながる1対の側壁であって、側壁間に延在する中心面に対して当該翼形が実質的に対称である1対の側壁を備える。翼形は、第1の端部及び第2の端部も備えており、各端部は上記側壁に対して実質的に垂直であって両側壁間に延在する。翼形は、冷却空気を導く1以上の流路も備えている。1以上の流路は、両側壁間に画成され、第1の端部から第2の端部まで延在する。
図1は、例示的なガスタービンエンジン10の略断面図である。エンジン10は、圧縮機アセンブリ12、燃焼器アセンブリ14、タービンアセンブリ16及び共通の圧縮機/タービンローター軸18を備える。エンジン10は例示にすぎず、本発明の実施形態はエンジン10に限らず、本明細書に記載したような冷却が必要とされるあらゆるガスタービンエンジン又は被加熱装置で実施し得る。
作動時に、空気は圧縮機アセンブリ12を流れて圧縮空気が燃焼器アセンブリ14に吐出され、燃料との混合及び燃焼器アセンブリ14の部材の冷却に用いられる。燃焼器アセンブリ14は、燃料(例えば天然ガス及び/又は燃料油など)を空気流に噴射して混合気を点火し、燃焼によって混合気を膨張させ、高温燃焼ガス流を生じさせる。燃焼器アセンブリ14はタービンアセンブリ16と流体連通していて、高温膨張ガス流をタービンアセンブリ16に吐出する。高温膨張ガス流はタービンアセンブリ16に回転エネルギーを与え、タービンアセンブリ16はローター18と回転可能に結合しているので、ローター18が圧縮機アセンブリ12に回転力を与える。
図2は、燃焼器アセンブリ14の部分拡大断面図である。燃焼器アセンブリ14は、タービンアセンブリ16及び圧縮機アセンブリ12と流体連通している。圧縮機アセンブリ12はディフューザー50と排気プレナム52とを備えており、ディフューザー50と排気プレナム52は互いに流体連通していて、以下で詳しく説明する通り燃焼器アセンブリ14に空気を導く。
燃焼器アセンブリ14は、複数の燃料ノズル56を少なくとも部分的に支持する実質的に円形のドームプレート54を備える。ドームプレート54は、保持具(図2には図示せず)で実質的に円筒形の燃焼器フロースリーブ58と結合している。実質的に円筒形の燃焼器ライナー60がフロースリーブ58内に位置しており、フロースリーブ58で支持される。ライナー60は実質的に円筒形の燃焼室62を画成する。具体的には、ライナー60はフロースリーブ58から半径方向内側に離隔していて、フロースリーブ58と燃焼器ライナー60の間に環状燃焼器ライナー冷却通路64が画成される。フロースリーブ58は、圧縮機排気プレナム52からの空気流の一部がライナー冷却通路64に流入できる複数の入口66を画成する。
インピンジメントスリーブ68は、その上流端部69で燃焼器フロースリーブ58と実質的に同心に結合している。トランジションピース70は、インピンジメントスリーブ68の下流端部67と結合している。トランジションピース70は、ライナー60と共に、燃焼室62内で生じた燃焼ガスを下流のタービンノズル84に導くのを促進する。インピンジメントスリーブ68とトランジションピース70の間にトランジションピース冷却通路74が画成される。インピンジメントスリーブ68に画成された複数の開口76によって、圧縮機排気プレナム52からの空気流の一部をトランジションピース冷却通路74へと導くことができる。
作動時に、圧縮機アセンブリ12は軸18(図1に示す)を介してタービンアセンブリ16で駆動される。圧縮機アセンブリ12が回転すると、圧縮機アセンブリは空気を圧縮して、図2(空気流を矢印で示す)に示すように、圧縮空気をディフューザー50に吐出する。この例示的な実施形態では、圧縮機アセンブリ12から排出された空気の一部は圧縮機排気プレナム52を介して燃焼室62へと導かれ、圧縮機アセンブリ12から排出された空気の他の部分はエンジン10部品の冷却のため下流に導かれる。具体的には、プレナム52内の加圧圧縮空気の第1の分岐流78は、インピンジメントスリーブ開口76を介してトランジションピース冷却通路74へと導かれる。この空気は次いでトランジションピース冷却通路74内で上流に導かれ、燃焼器ライナー冷却通路64に排出される。また、プレナム52内の加圧圧縮空気の第2の分岐流80は、インピンジメントスリーブ68の周囲に導かれ、入口66を介して燃焼器ライナー冷却通路64へと噴射される。入口66から流入する空気とトランジションピース冷却通路74からの空気は次いでライナーー冷却通路64内で混合され、ライナー冷却通路64から燃料ノズル56へと送られ、ノズルで燃料と混合され、燃焼室62内で点火される。
フロースリーブ58は、燃焼室62とその燃焼プロセスを外部環境(例えば周囲のタービン部品)から実質的に隔離する。生成した燃焼ガスは燃焼室62からトランジションピース70の空洞部へと送られ、燃焼ガス流はタービンノズル84へと導かれる。
図3はライナー冷却通路64の断面図であり、圧縮空気がフロースリーブ58から入口66を介してライナー冷却通路64に流入する際の状態を示す。少なくとも幾つかの公知のシステムでは、圧縮空気をライナー冷却通路64へと導くため、入口66の周囲に設けられた1以上の真っすぐなシンブル86が利用されている。シンブル86は、圧縮空気をさらにライナー冷却通路64に導いて低温圧縮空気がライナー60(インピンジメントライナー60とも呼ばれる)に達する確率を高めて熱伝達を促進する。図3は、シンブル86を有する入口とシンブルのない入口66を介して圧縮空気がライナー冷却通路64に流入することを示しているが、同様の構成は、圧縮空気をトランジションピース冷却通路74に導く際にも使用できる。
圧縮空気がトランジションピース冷却通路74又はライナー冷却通路64のいずれかに流入する際に、圧力損失が起こりかねない。こうした圧力損失には、空気流が通路の空気流と混合する際及び/又はライナー60又はトランジションピース70に衝突する際に生じる圧力損失のように、熱伝達を最大限にするので有用なものもある。しかし、その他の圧力損失はダンプ損失又は曲がり損失のため浪費される。
有用な圧力損失を最大とし、無駄な圧力損失を最小にするため、シンブル86、ライナー冷却通路64及びトランジションピース冷却通路74は、テイラー・ゲルトラー形の流れ(乱気流ともいう)が維持されるように構成し得る。図4及び図5にそれぞれ平行気流及び乱気流を、気流の方向を示す矢印と共に示す。平行気流は、乱気流よりも通路空気流との混合が少なく、ライナー60又はトランジションピース70との衝突が少ない。
本発明の実施形態は、熱伝達の向上による燃焼器アセンブリの冷却の促進にも使用できるし、圧力損失量の低減にも用いることができる。
図6〜図9に、フロースリーブ58又はインピンジメントスリーブ68のようなスリーブ106に使用し得る翼形を示す。翼形は、例えば、直交流(すなわち通路流)運動量と流路流運動量との比が非常に高いときに使用でき、後流形成による圧力損失を低減することが望まれる場合にも使用できる。図6に、翼形500の例示的な実施形態の断面図を示す。翼形500は、冷却空気が通過できるように構成された流路502を画成する。流路502は実質的に円形の通路であるが、流路502は空気が通過できるものであれば、いかなる形状又は構成のものでもよい。
さらに、翼形500は、翼形500をスリーブ106に配置したときにスリーブ106と係合するフランジ部504を有する。フランジ部は、側壁550及び552から延びていて、外幅を有する。通路部560は、各側壁550及び552の外面で画成され、外幅を有する。通路部560はフランジ部504と結合していて、フランジ部の下流側(流路502に関して)にある。フランジ部504がスリーブ106から押し出され得ないように、フランジ部504の外幅は通路部560の外幅よりも大きい。
図7に、翼形500の底面斜視図を示す。翼形500は第1の側壁550と第2の側壁552を有する実質的に空力形状を有しており、第1の側壁550と第2の側壁552は前縁542及び後縁546を画成する。前縁542は通路107の空気流を分ける。ある実施形態では、図6に示すように、前縁542は、通路空気流を通路107内でライナー又はトランジションピースに向けてさらに下方に導くように構成されたフィン部543を含む。ある実施形態では、前縁542は、後流形成をさらに減少させるため、カスプ544(図6及び図7)を有する。他の実施形態では、前縁542は実質的に三角形である。
さらに、図7に示すように、側壁550と側壁552の間に線549で示す中心面が延在し、翼形500は中心面に対して対称である。図6及び図7に示すように、翼形500は第1の端部541と第2の端部540を有しており、各端部540及び541は側壁550及び552に対して実質的に垂直で、両側壁間に延在する。ある実施形態では、端部540及び541は実質的に平坦である。他の実施形態では、端部540及び541の少なくとも一部は空力形態である。
翼形500の後縁546も後流形成が低減するように構成される。後縁546は、側壁550及び552の幅が下流に向かって狭くなり始める翼形550の部分と定義される。後縁546は前縁542よりも長い。一実施形態では、側壁550及び552は端点548まで先細である。
図8及び図9に、複数の流路を有する翼形600を示す。翼形600は、上述の翼形500と同様に構成される。翼形600は、翼形600をスリーブ106の開口に配置したときにスリーブ106と係合するフランジ部604を含む。翼形600は第1の側壁650と第2の側壁652を有する実質的に空力形状を有しており、第1の側壁650と第2の側壁652は、前縁642、後縁644、第1の流路643及び第2の流路645を画成する。前縁642は第1の流路643と結合又はその近傍に位置し、後縁644は第2の流路645と結合又はその近傍に位置する。前縁642及び後縁644は、上述の前縁542及び後縁546と同様に構成できる。さらに、図9の流路643及び645は通路空気流の方向に互いに整列しているが、本発明の実施形態は、通路空気流の方向にも互いにも整列しない流路を含んでいてもよい。
また、ある実施形態では、翼形600は2つの流路を結びつける凹部648を含む。図8及び図9では、第1の流路643と第2の流路645を結びつける凹部648が示したが、本発明の実施形態は、3以上の流路を含んでもよく、適宜これらの通路を結びつける追加の凹部648を有していてもよい。一実施形態では、冷却通路に延びる凹部648の少なくとも一部の高さは、第1の流路643及び第2の流路645の高さ又は前縁642又は後縁644の最大高さよりも浅い。さらに、ある実施形態では、凹部648の側壁650と側壁652が接する部分は凹部648の少なくとも一部で三角形又はカスプ状の形状をなす。この部分は、ライナー又はトランジションピースの方向に下流(通路空気流に関して)に向く。
図9に示すように、側壁650と側壁652の間に線649で示す中心面が延在し、翼形600は中心面に対して対称である。さらに、図8及び図9に示すように、翼形600は第1の端部641と第2の端部640を有しており、各端部640及び641は側壁650及び652に対して実質的に垂直で、側壁間に延在する。ある実施形態では、端部640及び641は実質的に平坦である。他の実施形態では、端部640及び641の少なくとも一部は空力形態である。
翼形の長さが長くなることがあるので、スリーブ106の曲面のために翼形のレベル調整が必要とされることもある。図8に示すように、スリーブ106の設計に適合させるため、フランジ部604は多段を有していてもよい。図8に翼形600のための多段を例示したが、複数レベルは翼形500にも使用できる。これらの段の厚さは異なっていてもよい。別の実施形態では、フランジ部604(又は504)は、スリーブ106と面一又は同じ高さになるように緩やかに傾斜する。他の実施形態では、翼形600及び500は、レベル調節の必要が低減又は解消するように、スリーブ106と同じ曲率をもつように製造される。
翼形500及び600は、スリーブ106から分離又は取外し可能にみえるが、本発明の実施形態は、スリーブ106と一体化(つまりスリーブ106と結合又は固定)された翼形、並びに本明細書に記載した翼形と同様の形状の翼形突起を画成又は形成するように製造されたスリーブ106も包含する。翼形500及び600、スリーブ106又は型板740(後述)は、フロースリーブ又はインピンジメントスリーブの製造に用いられる材料を始めとして、燃焼器アセンブリの熱、圧力及び振動に耐え得る適切な材料で製造できる。
本発明の実施形態には、フロースリーブ58及びインピンジメントスリーブ68のようなスリーブ106の一部に挿入又は結合できる型板740も包含される。図10は型板740の斜視図であり、図11は型板740の断面図である。型板740は、冷却空気を燃焼器アセンブリ14のトランジションピース冷却通路74に導くように構成される。型板740は外面742、内面744、及び外面742から内面744まで貫通する複数の開口746とを含む。外面742は、フロースリーブ58又はインピンジメントスリーブ68の部分の外形と実質的に合致するように成形及び設計される。
型板740はどの位置にも配置し得るが、熱伝達が疑わしい位置、圧力場が大きく変動する位置又は圧力振動が予想される位置で特に有用である。例えば、図1は、インピンジメントスリーブ68の下流端部の近傍に位置する型板740を示す。型板740によって、燃焼器アセンブリ14のオペレータは、スリーブ106の部分に関して熱伝達、圧力損失の低減又は燃焼動力学特性の低減のいずれかを最適化できるようになる。
型板740は、開口を介して冷却空気を導くため、スリーブに固定又は取外し可能に結合し得る。開口746は、シンブル86のようなシンブルに適合した大きさにしてもよいいし、或いは翼形500及び600のような翼形に適合した大きさにしてもよい(図11)。熱伝達、燃焼動力学特性又は圧力降下に関する要件を満たすため、翼形又は成形シンブルを型板740に嵌め込めばよい。
型板740によって、燃焼器アセンブリ14の動作条件が変更されたときに、オペレータは燃焼器アセンブリ14の冷却を再構成できるようになる。例えば、開口746をシンブル86又は翼形500及び600に結合することに加えて、燃焼器アセンブリの試験時又は運転時に開口746をカバー又は閉鎖することもできる。さらに、開口746は、2列のような格子パターンに配置してもよいし、燃焼器アセンブリ14の冷却、圧力損失の低減及び燃焼振動の抑制のいずれかを達成するために配置できる。
本発明は、燃焼器アセンブリで用いられるスリーブも提供する。このスリーブは、スリーブ内に画成された複数の翼形突起部を備えており、各翼形突起部は冷却空気を燃焼器アセンブリの冷却通路に導くように構成される。各翼形突起部は、前縁及び後縁でつながる1対の側壁と、冷却空気を導くため両側壁間に画成された1以上の流路とを備える。1以上の流路は、上記冷却通路内で翼形の周囲を流れる空気の方向と実質的に垂直な方向に空気を導くように構成される。
本発明は、燃焼器アセンブリの組立法も提供する。この方法は、複数の入口を有する1以上のスリーブを用意する段階と、1以上のスリーブに画成された複数の入口の少なくともいずれかに1以上の翼形を結合させる段階とを含む。翼形は、前縁及び後縁でつながる1対の側壁を備えており、翼形側壁間に冷却空気を導く1以上の流路が形成される。冷却空気は、燃焼器アセンブリの被冷却部で翼形の周囲を流れる空気の方向と実質的に垂直に流れるように導かれる。本方法は、燃焼器アセンブリの被冷却部の周囲に1以上のスリーブを結合させる段階も含む。
本明細書で、単数形で記載された構成要素又は段階であっても、除外することが明示されていない限り、複数の構成要素又は段階を除外するものではない。本発明の「一実施形態」というときは、その箇所に記載の特徴を含む他の実施形態の存在を除外するものではない。
本明細書では、温度勾配が減少するようにトランジションピース70及び燃焼器ライナー60の冷却を最適化することができる翼形、スリーブ及び型板の様々な実施形態を説明した。同様に、本発明の実施形態では、圧力損失の低減を図る。さらに、本明細書に記載の幾つかのシンブル、翼形及び型板は取外しできるので、燃焼プロセスに変更(例えばローディングスケジュール、点火温度、燃料などの変更)が加えられた場合、構成を変更することができる。
本明細書では、ガスタービンエンジン用燃焼器アセンブリに関して装置及び方法を説明してきたが、装置及び方法は、燃焼器アセンブリ又はガスタービンエンジンに限定されるものではない。同様に、例示した部品は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、翼形及びスリーブの部品は、本明細書に記載された他の部品とは独立かつ別個に使用できる。
様々な特定の実施形態について本発明を説明してきたが、特許請求の範囲の技術的思想及び技術的範囲内で変更を加えて本発明を実施できることは当業者には明らかであろう。
例示的なガスタービンエンジンの略断面図。 図1に示すガスタービンエンジンで使用し得る例示的な燃焼器アセンブリの部分拡大断面図。 圧縮冷却空気が流入する際のライナー通路の断面図。 図3に示すライナー通路に形成し得る平行気流の図。 図3に示すライナー通路に形成し得る乱気流の図。 図3に示すライナー通路で用いられる翼形の例示的な実施形態の断面図。 図6に示す翼形の斜視図。 図3に示すライナー通路で用いられる多通路式翼形の別の実施形態の断面図。 図8に示す多通路式翼形の斜視図。 型板の例示的な実施形態の斜視図。 図10に示す型板の断面図。
符号の説明
10 ガスタービンエンジン
12 圧縮機アセンブリ
14 燃焼器アセンブリ
16 タービンアセンブリ
58 フロースリーブ
60 ライナー
62 燃焼室
64 冷却通路
68 インピンジメントスリーブ
70 トランジションピース
74 トランジションピース冷却通路
84 タービンノズル
86 シンブル
106 スリーブ
500,600 翼形
502,643,645 流路
504 フランジ部
542,642 前縁
544 カスプ
546,644 後縁
550,650 側壁
552,652 側壁
648 凹部
649 線
652 第2の側壁

Claims (10)

  1. 燃焼器アセンブリ(14)用のスリーブであって、当該スリーブがスリーブ内に画成された複数の翼形突起部を備えており、各翼形突起部が冷却空気を燃焼器アセンブリの冷却通路(64)に導くように構成されていて、各翼形突起部が、
    前縁(542)及び後縁(546)でつながる1対の側壁(550,552)と、
    冷却空気を導くため両側壁間に画成された1以上の流路(502)であって、上記冷却通路内で翼形(500,600)の周囲を流れる空気の方向と実質的に垂直な方向に空気を導くように構成された1以上の流路(502)と
    を備える、スリーブ。
  2. 前記翼形突起部が、両側壁(550,552)間に延びる中心面に対して実質的に対称である、請求項1記載のスリーブ。
  3. 各翼形突起部の前縁(542)がカスプ形である、請求項1記載のスリーブ。
  4. 各翼形突起部が1対の側壁(550,552)間に画成された複数の流路(643,645)を含む、請求項1記載のスリーブ。
  5. 各翼形突起部の複数の流路(643,645)の各々が空気流方向を有していて、各流路の空気流方向が互いに平行である、請求項4記載のスリーブ。
  6. 各翼形突起部が、前記複数の流路(643,645)の2つ流路の間に延在する1以上の凹部(648)を含む、請求項4記載のスリーブ。
  7. 燃焼器アセンブリ(14)の冷却通路(64)内に冷却空気を導く翼形(500,600)であって、
    前縁(642)及び後縁(644)でつながる1対の側壁(550,552)であって、側壁間に延在する中心面に対して当該翼形が実質的に対称である1対の側壁(550,552)と、
    上記側壁に対して実質的に垂直で、両側壁間に延在する第1の端部(641)及び第2の端部(640)と、
    冷却空気を導くため両側壁間に画成され、第1の端部から第2の端部まで延在する1以上の流路(502)と
    を備える翼形(500,600)。
  8. 前縁(642)がカスプ形である、請求項7記載の翼形(500,600)。
  9. 1対の側壁(550,552)間に画成される複数の流路(643,645)を含む、請求項7記載の翼形(500,600)。
  10. 複数の流路(643,645)の2つの流路間に画成される1以上の凹部(648)をさらに含む、請求項9記載の翼形(500,600)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101812883B1 (ko) * 2016-07-04 2017-12-27 두산중공업 주식회사 가스터빈 연소기
WO2018004097A1 (ko) * 2016-06-28 2018-01-04 두산중공업 주식회사 트랜지션 피스 조립체 및 이를 포함하는 연소기

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100005804A1 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 General Electric Company Combustor structure
GB2468669C (en) * 2009-03-17 2013-11-13 Rolls Royce Plc A flow discharge device
US8695322B2 (en) * 2009-03-30 2014-04-15 General Electric Company Thermally decoupled can-annular transition piece
US20100269513A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 General Electric Company Thimble Fan for a Combustion System
US20110265490A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Kevin Samuel Klasing Flow mixing vent system
DE102010051638A1 (de) * 2010-11-17 2012-05-24 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenbrennkammer mit einer Kühlluftzuführvorrichtung
US8919127B2 (en) 2011-05-24 2014-12-30 General Electric Company System and method for flow control in gas turbine engine
EP2613080A1 (en) * 2012-01-05 2013-07-10 Siemens Aktiengesellschaft Combustion chamber of an annular combustor for a gas turbine
US20140033726A1 (en) * 2012-08-06 2014-02-06 Wei Chen Liner cooling assembly for a gas turbine system
US20140041391A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 General Electric Company Apparatus including a flow conditioner coupled to a transition piece forward end
EP2767675A1 (en) 2013-02-15 2014-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Through flow ventilation system for a power generation turbine package
CN105189928A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 联合工艺公司 增材制造挡板、覆盖物和模具
CN103267643A (zh) * 2013-05-10 2013-08-28 天津大学 一种用于定容燃烧弹的套筒
US11732892B2 (en) 2013-08-14 2023-08-22 General Electric Company Gas turbomachine diffuser assembly with radial flow splitters
WO2015047509A2 (en) * 2013-08-30 2015-04-02 United Technologies Corporation Vena contracta swirling dilution passages for gas turbine engine combustor
US20150159873A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-11 General Electric Company Compressor discharge casing assembly
US9810430B2 (en) * 2013-12-23 2017-11-07 United Technologies Corporation Conjoined grommet assembly for a combustor
EP2955442A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-16 Alstom Technology Ltd Impingement cooled wall arrangement
US9890954B2 (en) 2014-08-19 2018-02-13 General Electric Company Combustor cap assembly
US9964308B2 (en) 2014-08-19 2018-05-08 General Electric Company Combustor cap assembly
US9470421B2 (en) * 2014-08-19 2016-10-18 General Electric Company Combustor cap assembly
JP2018501458A (ja) * 2014-12-01 2018-01-18 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft ガスタービンエンジン用の交換可能な調量管を備えた共鳴器
US9835333B2 (en) 2014-12-23 2017-12-05 General Electric Company System and method for utilizing cooling air within a combustor
US10718224B2 (en) * 2017-10-13 2020-07-21 General Electric Company AFT frame assembly for gas turbine transition piece
DE102017125051A1 (de) * 2017-10-26 2019-05-02 Man Diesel & Turbo Se Strömungsmaschine
KR102051988B1 (ko) * 2018-03-28 2019-12-04 두산중공업 주식회사 이중관 라이너 내부 유동가이드를 포함하는 가스 터빈 엔진의 연소기, 및 이를 포함하는 가스터빈

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5761974B2 (ja) * 1975-07-16 1982-12-27 Rolls Royce 1971 Ltd
JPS61192166U (ja) * 1985-05-20 1986-11-29
JPH0941991A (ja) * 1995-07-31 1997-02-10 Toshiba Corp ガスタービン燃焼器の冷却構造
JP2000146186A (ja) * 1998-11-10 2000-05-26 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2001289442A (ja) * 2000-02-25 2001-10-19 General Electric Co <Ge> 燃焼器ライナ冷却シンブル及び関連の方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2017827B (en) * 1978-04-04 1983-02-02 Gen Electric Combustor liner cooling
FR2599821B1 (fr) 1986-06-04 1988-09-02 Snecma Chambre de combustion pour turbomachines a orifices de melange assurant le positionnement de la paroi chaude sur la paroi froide
CN1012444B (zh) * 1986-08-07 1991-04-24 通用电气公司 冲击冷却过渡进气道
US5737915A (en) 1996-02-09 1998-04-14 General Electric Co. Tri-passage diffuser for a gas turbine
US6000908A (en) * 1996-11-05 1999-12-14 General Electric Company Cooling for double-wall structures
GB2326706A (en) * 1997-06-25 1998-12-30 Europ Gas Turbines Ltd Heat transfer structure
US6494044B1 (en) 1999-11-19 2002-12-17 General Electric Company Aerodynamic devices for enhancing sidepanel cooling on an impingement cooled transition duct and related method
JP3967521B2 (ja) 2000-03-30 2007-08-29 株式会社日立製作所 伝熱装置及びその製造方法並びに伝熱装置を備えたガスタービン燃焼器
US6412268B1 (en) * 2000-04-06 2002-07-02 General Electric Company Cooling air recycling for gas turbine transition duct end frame and related method
DE10027833A1 (de) 2000-06-05 2001-12-13 Alstom Power Nv Verfahren zum Kühlen einer Gasturbinenanlage sowie Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens
FR2826102B1 (fr) * 2001-06-19 2004-01-02 Snecma Moteurs Perfectionnements apportes aux chambres de combustion de turbine a gaz
EP1271056A1 (de) * 2001-06-20 2003-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinen-Brennkammer und für diese vorgesehenes Verfahren zur Luftführung
US6890148B2 (en) 2003-08-28 2005-05-10 Siemens Westinghouse Power Corporation Transition duct cooling system
US7047723B2 (en) 2004-04-30 2006-05-23 Martling Vincent C Apparatus and method for reducing the heat rate of a gas turbine powerplant
US7010921B2 (en) 2004-06-01 2006-03-14 General Electric Company Method and apparatus for cooling combustor liner and transition piece of a gas turbine
US7574865B2 (en) 2004-11-18 2009-08-18 Siemens Energy, Inc. Combustor flow sleeve with optimized cooling and airflow distribution
US7415827B2 (en) * 2005-05-18 2008-08-26 United Technologies Corporation Arrangement for controlling fluid jets injected into a fluid stream
US20070151251A1 (en) * 2006-01-03 2007-07-05 Haynes Joel M Counterflow injection mechanism having coaxial fuel-air passages

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5761974B2 (ja) * 1975-07-16 1982-12-27 Rolls Royce 1971 Ltd
JPS61192166U (ja) * 1985-05-20 1986-11-29
JPH0941991A (ja) * 1995-07-31 1997-02-10 Toshiba Corp ガスタービン燃焼器の冷却構造
JP2000146186A (ja) * 1998-11-10 2000-05-26 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2001289442A (ja) * 2000-02-25 2001-10-19 General Electric Co <Ge> 燃焼器ライナ冷却シンブル及び関連の方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018004097A1 (ko) * 2016-06-28 2018-01-04 두산중공업 주식회사 트랜지션 피스 조립체 및 이를 포함하는 연소기
KR101877675B1 (ko) * 2016-06-28 2018-07-12 두산중공업 주식회사 트랜지션 피스 조립체 및 이를 포함하는 연소기, 가스터빈
US10495311B2 (en) 2016-06-28 2019-12-03 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Transition part assembly and combustor including the same
KR101812883B1 (ko) * 2016-07-04 2017-12-27 두산중공업 주식회사 가스터빈 연소기

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