JP4630520B2 - ハイブリッドフィルム冷却式燃焼器ライナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にガスタービンエンジンに関し、より具体的には、かかるエンジンに用いられるフィルム冷却式燃焼器ライナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンは、燃焼器に加圧空気を供給する圧縮機を含み、該燃焼器において空気は燃料と混合され点火されて、高温の燃焼ガスを発生する。これらのガスは、下流の１つ又はそれ以上のタービンに流れ、該タービンがガスからエネルギーを取り出して圧縮機を駆動し、飛行中の航空機に動力を供給するような有用な仕事を行う。航空機エンジンに用いられる燃焼器は、一般に燃焼過程を包み込み、空気の様々な燃焼器領域への分配を促進する内側燃焼器ライナと外側燃焼器ライナとを含む。燃焼器ライナは、それらの上流端でドーム組立体に接合される。ドーム組立体は、環状のドームプレートと該ドームプレートに取り付けられた複数の周方向に間隔を置いて配置されたスワーラ組立体とを含み、燃料／空気混合物を燃焼チャンバに導入する。ライナは、該ライナに形成された多数の希釈孔により空気の分配を促進する。希釈孔は、空気の噴流を燃焼チャンバの主域と二次域に導入する。希釈空気は、燃焼器の下流のタービンハードウェアが曝されるガス温度を制御するために火炎を消炎する。消炎することでエンジン排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）エミッションのレベルも低下させる。
【０００３】
燃焼器ライナは燃焼過程で発生する高い熱に曝されるので、ライナは期待寿命要求を満たすために冷却される。ライナの冷却は、一般に加圧空気（比較的低温である）の１部分を反らし、それをライナの外側表面上に流すようにすることによって施される。更に、冷却空気流をライナに形成された冷却孔を通して流すことによって、ライナの燃焼側面に沿って冷却空気の薄い層すなわちフィルムが形成される。フィルム冷却と呼ばれるこの技術は、冷却孔を通しての質量流量がライナ表面近くの高温の燃焼ガスを希釈し、また冷却空気のフィルムがライナ壁に対流冷却を与えるので、ライナに掛かる熱負荷全体を減少させる。フィルム冷却を用いるライナには、多孔冷却式ライナとスロット冷却式ライナとの２つの基本形式がある。
【０００４】
多孔冷却式ライナは、浅い角度（一般にライナ表面から２０度）でライナを貫通して形成された多数の極めて小さい冷却孔を用いる。圧縮機空気は、冷却孔を通って流れ、冷却空気の最密な個別噴流を生じ、これらの個別噴流が合体してライナの燃焼側面上に冷却空気のフィルムを形成する。冷却孔は、ライナの全長に沿って冷却フィルムを絶えず補充するように、ライナ全体にわたって全体的に分散配置されている。スロット冷却式ライナは、各パネルセクションの前端上に形成された突出部すなわちナゲットを備える複数の接合パネルセクションを含む。軸方向に向いたスロットが、ナゲットにおいて各パネルセクションの高温ガス側表面に形成され、また周方向に配置された冷却孔の列がナゲット中に形成される。圧縮機空気は、冷却孔を通って流れて、パネルセクションの高温ガス側表面上に冷却空気のフィルムを形成する。従って、冷却フィルムは各スロットにおいて補充される。
【０００５】
いずれの冷却手法についても、熱に関する設計は、基板温度、遮熱コーティング（ＴＢＣ）の表面温度、ボンディングコート温度、及びＴＢＣを通る熱勾配の間で適切なトレードオフをする必要があり、このことから良好なライナ設計を開発することの難しさが生じる。不適切な冷却は、低サイクル疲労寿命の短縮、ＴＢＣボンディングコート及び基板の酸化速度の増大、ＴＢＣの破砕、並びにスロット張出部のクリープの加速を生じる可能性がある。材料の選択及び断面厚さ（従って、重量）もまた、ライナを設計する際に考慮される。多孔冷却式ライナは、一般により強度の大きい基板合金又はより厚い設計を必要とするが、一方、スロット冷却式ライナは、スロットナゲットによる補強効果の利点がある。しかしながら、スロット冷却式ライナの全体的な重量は一般に、より大きい。ライナ設計において必要とされる冷却空気の量を最小限にして、エンジン効率を増大させエミッションを減少させることもまた望ましい。
【０００６】
多孔冷却式ライナとスロット冷却式ライナは両方共、様々な用途に有効であることが判明した。多孔フィルム冷却は、存在するフィルムを絶え間なく補充する点で特に有効であり、またライナ基板のボア冷却の利点を更にもたらす。しかしながら、冷却フィルム量は、冷却孔の間隔と大きさにより制約される。スロットフィルム冷却は、多孔フィルム冷却における孔の大きさの制限による制約を受けることなく、特定の領域に多量の冷却フィルムを与える点で特に有効である。伝統的に見て、多孔フィルム冷却は、より少ない空気を用いて許容可能な基板温度を得るが、ＴＢＣを冷却する点においてスロットフィルム冷却ほど有効ではない。その上に、スロット冷却式ライナは、多孔冷却式ライナに比較してより費用が掛かり、またより重くなりがちである。
【０００７】
冷却手法に関係なく、ライナは運転中にホットスポット又は過熱領域を発生しがちである。異なるライナ設計は、異なる位置でホットスポットを発生する。どこでホットスポットが起こるかは、ライナ、ドーム組立体、及びスワーラの構成を含む多くの要素の関数である。例えば、スワーラにより引き起こされる燃焼流の旋回により、高温ガスはライナ表面の別の領域に衝突する可能性がある。これらの領域は、冷却フィルム有効度の低下を受け、従って熱劣化をより受けやすくなる。この作用は、冷却フィルムスクラッビングと通常呼ばれ、燃焼器の主反応域にしばしば起こるが、他の領域にもまた起こる可能性がある。
【特許文献１】
特開２０００−１７９３５６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ホットスポットは、一般に、十分な全体空気流を供給し、そうしないとホットスポットとなり易いライナ領域を適切に冷却することにより対処される。しかしながら、この手法は、問題のない領域を過冷却し、冷却空気を浪費してエンジン効率を損なう。従って、ライナの全ての部分を適切かつ効率的に冷却する燃焼器ライナ冷却方式を備えるのが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の要求は、本発明により満たされ、本発明は、第１の部分と第２の部分とを含む環状のシェルを有する燃焼器ライナを提供する。第１の部分はスロットフィルム冷却を施され、また第２の部分は多孔フィルム冷却を施される。多孔冷却部分は、ライナが用いられることになる燃焼器の性質に応じて、スロットフィルム冷却部分の前方又は後方のどちらかに設置することができる。１つの可能な実施形態において、ライナは、環状の第１のパネルセクションと、その前端で第１のパネルセクションの後端に接合された環状の第２のパネルセクションと、その前端で第２のパネルセクションの後端に接合された環状の第３のパネルセクションとを含む。パネルセクションの少なくとも１つは、多孔フィルム冷却を備え、またパネルセクションの少なくとも他の１つのセクションはスロットフィルム冷却を備える。
【００１０】
従来技術に優る本発明とその利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を読むとき明らかになるであろう。
【００１１】
本発明と見なされる主題は、本明細書の冒頭部分に具体的に指摘され明確に請求されている。しかしながら、本発明は、添付図面の図に関連してなされる以下の説明を参照すれば最も良く理解することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面において同一の参照符号は様々な図を通して同じ要素を示しているが、その図面を参照すると、図１は、ガスタービンエンジンに用いるのに適した形式の燃焼器１０を示す。燃焼器１０は、外側燃焼器ケーシング１６と内側燃焼器ケーシング１８の間に配置された、環状の外側ライナ１２と環状の内側ライナ１４とを含む。外側ライナ１２と内側ライナ１４は、互いに半径方向に間隔を置いて配置され、燃焼チャンバ２０を形成する。外側ライナ１２と外側ケーシング１６はその間に外側通路２２を形成し、また内側ライナ１４と内側ケーシング１８はその間に内側通路２４を形成する。当技術で知られているように、加圧空気は燃焼器１０の上流に設置された圧縮機（図示せず）により供給される。加圧空気は主として燃焼器１０中に流れて燃焼を維持し、部分的に外側通路２２と内側通路２４中に流れて、そこでライナ１２及び１４並びに更に下流のターボ機械を冷却するのに用いられる。
【００１３】
外側ライナ１２と内側ライナ１４の上流端に取り付けられたドーム組立体２６は、複数の周方向に間隔を置いて配置されたスワーラ組立体２８（図１には１つのみ示す）を支持する。各スワーラ組立体２８は、圧縮機から加圧空気を受け、また対応する燃料ノズル３０から燃料を受ける。燃料と空気はスワーラ組立体２８により旋回を与えられ混合され、得られた燃料／空気混合物は燃焼チャンバ２０中に吐出される。燃料／空気混合物は外側ライナ１２の周囲の周りに配置された１つ又はそれ以上の点火器（図示せず）により点火される。図１は単式環状燃焼器の１つの可能な実施形態を示しているが、本発明は２段式環状燃焼器を含む他の形式の燃焼器にも同様に適用できることに注目されたい。
【００１４】
外側ライナ１２と内側ライナ１４の各々は、ほぼ環状で軸方向に延びる形状を有する金属シェルを含む。外側ライナ１２は、燃焼チャンバ２０内の高温の燃焼ガスに面する高温側面３４と外側通路２２内の比較的低温の空気に接触する低温側面３６とを有する。同様に、内側ライナ１４は、燃焼チャンバ２０内の高温の燃焼ガスに面する高温側面３８と内側通路２４内の比較的低温の空気と接触する低温側面４０とを有する。当技術で知られているように、高温側面３４、３８は、遮熱コーティング（ＴＢＣ）を施すことができる。
【００１５】
外側ライナ１２は、第１のパネルセクション４２と、第２のパネルセクション４３と、第３のパネルセクション４４とを含む。パネルセクション４２〜４４は、一体に形成され、機械加工された鍛造品にするか、又はろう付け或いは溶接のような接合方法により互いに接合された板金の別個の部品とすることができる。各セクション４２〜４４は、ほぼ環状の形状を有する。第３のパネルセクション４４は、必ずしもそうなるとは限らないが、第１のパネルセクション４２と第２のパネルセクション４３のいずれよりも軸方向に長くすることができる。本発明はこのような３面パネル構成に限定されるものではなく、該構成はここでは単なる例示として記載されていることに注目されたい。実際、本発明は異なる数のパネルを有するライナにも適用可能である。
【００１６】
第１のパネルセクション４２は、その前端に形成された第１の冷却ナゲット４８を有する。第１の冷却ナゲット４８は、該第１のナゲット上に形成された環状リップ５０を含み、該環状リップ５０は、半径方向内方に間隔を置いて配置されて冷却スロット５２を形成する。冷却孔５４の列（図１には１つのみを示す）が、第１の冷却ナゲット４８中に形成されて、冷却空気を第１の冷却スロット５２に供給する。第１の冷却スロット５２は、ほぼ軸方向に向いており、冷却空気は下流に導かれて第１のパネルセクション４２の高温側面上に薄い冷却フィルムを形成する。第１の冷却孔５４は、冷却ナゲット４８の全周の周りに分散配置される。
【００１７】
第２のパネルセクション４３は、その前端で第１のパネルセクション４２の後端に接合される。第２の冷却ナゲット５６は、第２のパネルセクション４３の前端に形成される。第２の冷却ナゲット５６は、該第２のナゲット上に形成された環状リップ５８を含み、該環状リップ５８は、半径方向内方に間隔を置いて配置されて冷却スロット６０を形成する。冷却孔６２の列（図１には１つのみを示す）が、第２の冷却ナゲット５６中に形成されて、冷却空気を第２の冷却スロット６０に供給する。第２の冷却スロット６０は、ほぼ軸方向に向いており、冷却空気は下流に導かれて第２のパネルセクション４３の高温側面上に薄い冷却フィルムを形成し、それによって第１のパネルセクション４２からの冷却フィルムを補充する。冷却孔６２は第２の冷却ナゲット５６の全周の周りに分散配置される。
【００１８】
同様に、第３のパネルセクション４４は、その前端で第２のパネルセクション４３の後端に接合される。第３の冷却ナゲット６４は、第３のパネルセクション４４の前端に形成される。第３の冷却ナゲット６４は、該第３のナゲット上に形成された環状リップ６６を含み、該環状リップ６６は半径方向内方に間隔を置いて配置されて冷却スロット６８を形成する。冷却孔７０の列（図１には１つのみを示す）が、第３の冷却ナゲット６４中に形成されて、冷却空気を第３の冷却スロット６８に供給する。第３の冷却スロット６８は、ほぼ軸方向に向いており、冷却空気は下流に導かれて第３のパネルセクション４４の高温側面上に薄い冷却フィルムを形成し、それによって第２のパネルセクション４３からの冷却フィルムを補充する。第３の冷却孔７０は第３の冷却ナゲット６４の全周の周りに分散配置される。
【００１９】
内側ライナ１４もまた端と端を互いに接合された３つのパネルセクションを含み、半径方向内側表面の代わりに半径方向外側表面上に形成される高温側面３８を有することを除いては、外側ライナ１２と同様な構造である。従って、内側ライナ１４の構造についてはこれ以上詳細に述べる必要はないであろう。更に、内側ライナ１４の冷却方式は、外側ライナ１２の冷却方式とほぼ同じであり、以下の説明が両方のライナに本質的に当てはまるので、ここでは詳細には説明しない。
【００２０】
次に図２に移ると、この図には外側ライナ１２の１部が詳細に示されている。周方向に間隔を置いて配置された第１のグループの希釈孔７２が、これらは主希釈孔と呼ばれるが、第１の軸方向位置において第２のパネルセクション４３に形成され、また周方向に間隔を置いて配置された第２のグループの希釈孔７４が、これらは二次希釈孔と呼ばれるが、第2の軸方向位置において第３のパネルセクション４４に形成される。希釈孔の追加の及び／又は他の配置が可能であることに注目されたい。希釈孔７２、７４は、燃焼器チャンバ２０中に希釈空気を流入させ、燃焼過程を改善するのに役立つ。各希釈孔７２、７４は、冷却孔の直径よりもかなり大きい直径を有するが、希釈孔の全てが必ずしも同一の直径を有するわけではない。つまり、一部の希釈孔７２、７４は、図２に示すように他の希釈孔より大きい直径を有する。主希釈孔７２と二次希釈孔７４の相対的な軸方向位置が、燃焼チャンバ２０の主反応域７６と二次反応域７８を形成する。つまり、主反応域７６は、主希釈孔７２を含む及びその前方の燃焼チャンバ２０の部分に対応する。二次反応域７８は、主反応域７６の後方に位置する燃焼チャンバ２０の部分に対応する。
【００２１】
外側ライナ１２は、スロットフィルム冷却が主反応域７６で用いられ、また多孔フィルム冷却が二次反応域７８で用いられる冷却方式を有する。このことは、外側ライナ１２の前方部分はスロットフィルム冷却を施され、また後方部分は多孔フィルム冷却を施されることを意味する。特に、第３のパネルセクション４４は、該第３のパネルセクション４４に形成された最密な多孔冷却孔８０の配列を有する。（図２は冷却孔８０を有する第３のパネルセクション４４の１部のみを示しているが、第３のパネルセクション４４は一般に多孔冷却孔８０でほぼ全体が覆われることになることに注目されたい。）冷却孔８０は、下流に向いた角度で低温側面３６から高温側面３４まで軸方向に傾斜しており、必ずしもそうである必要はいが、その角度は、約１５度から２０度の範囲にあることが好ましい。第１のパネルセクション４２と第２のパネルセクション４３は、そのような多孔冷却孔を全く備えておらず、それぞれ第１の冷却スロット５２と第２の冷却スロット６０から吐出される冷却空気により形成される冷却フィルムによって冷却される。従って、本明細書で用いられる時、「多孔フィルム冷却」とは、多くの多孔冷却孔を用いて冷却されるべき表面上に冷却フィルムを形成することを言い、また「スロットフィルム冷却」とは、冷却されるべき表面の前端に形成された冷却ナゲット及びスロットを用いて多孔冷却孔なしで表面上に冷却フィルムを形成することを言う。第３の冷却孔７０は、多孔冷却孔８０により第３のパネルセクション４４上に形成される冷却フィルムの最初の流れを供給する機能を持つ。
【００２２】
外側ライナ１２は、高い表面温度が主反応域に起こる燃焼器に有用である。スロットフィルム冷却を主反応域７６に用いることにより、多量のスロットフィルムにより最も良く冷却される領域のＴＢＣ又は表面に丈夫なフィルム冷却を施す。多孔フィルム冷却は、ＴＢＣ表面温度が全体的により低くてフィルム量を減少させることができる二次反応域において用いられる。冷却空気は保たれるので、ライナ基板温度は、多孔冷却孔８０のボア冷却により許容可能なものとなる。スロットフィルム冷却と多孔フィルム冷却を単一のライナ中に組み合わせることにより、設計は最適化され必要とされる冷却を最小限にして許容可能な部品温度を達成することができる。それに加えて、このハイブリッド冷却設計は、スロット冷却式ライナの全重量を増加させることなしに、多孔冷却式ライナ全体にわたって耐座屈性の向上をもたらす。
【００２３】
図２はスロットフィルム冷却が主反応域７６において用いられ、また多孔フィルム冷却が二次反応域７８において用いられる冷却方式を有するライナ１２を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。一般に、本発明は、スロットフィルム冷却が第１のライナ部分に用いられ、また多孔フィルム冷却が第２のライナ部分に用いられるあらゆる構成を含む。
【００２４】
冷却フィルムスクラッビングは主反応域中において必ずしも起こるとは限らない。一部の燃焼器設計の場合には、冷却フィルムスクラッビングは、燃焼器内の更に下流において起こり、従ってライナの後方部分が冷却フィルム効率の低下をより受けやすくなる。図３は、そのような燃焼器において有用な第２の実施形態を示す。
【００２５】
具体的には、図３は、半径方向に互いに間隔を置いて配置されて燃焼チャンバ１２０を形成する環状の外側ライナ１１２と環状の内側ライナ１１４とを含む燃焼器１１０を示す。外側ライナ１１２と内側ライナ１１４の上流端に取り付けられたドーム組立体１２６が、複数の周方向に間隔を置いて配置されたスワーラ組立体１２８（図３には１つのみ示す）を支持する。各スワーラ組立体１２８は圧縮機から加圧空気を受け、また対応する燃料ノズル（図示せず）から燃料を受ける。燃料と空気はスワーラ組立体１２８により旋回を与えられ混合されて、得られた燃料／空気混合物は燃焼チャンバ２０中に吐出される。
【００２６】
燃料／空気混合物は、外側ライナ１１２の周囲の周りに配置された１つ又はそれ以上の点火器（図示せず）により点火される。図３は単一環状燃焼器を示しているが、本発明は他の形式の燃焼器にも同様に適用できることに注目されたい。
【００２７】
外側ライナ１１２と内側ライナ１１４は各々、ほぼ環状で軸方向に延びる形状を有する金属シェルを含む。外側ライナ１１２は、燃焼チャンバ１２０内の高温の燃焼ガスに面する高温側面１３４と、比較的低温の空気と接触する低温側面１３６とを有する。同様に、内側ライナ１１４は、燃焼チャンバ１２０内の高温の燃焼ガスに面する高温側面１３８と、比較的低温の空気と接触する低温側面１４０とを有する。
【００２８】
第１の実施形態におけると同様に、外側ライナ１１２は、第１のパネルセクション１４２と、第２のパネルセクション１４３と、第３のパネルセクション１４４とを含むが、第２の実施形態もこのような３面パネル構成に限定されないことに注目されたい。第１のパネルセクション１４２は、その前端でドーム組立体１２６に接合される。第１のパネルセクション１４２は、必ずしもそうなるとは限らないが、第２のパネルセクション１４３と第３のパネルセクション１４４のいずれよりも軸方向に長くすることができる。
【００２９】
第２のパネルセクション１４３は、その前端で第１のパネルセクション１４２の後端に接合される。冷却ナゲット１５６は、第２のパネルセクション１４３の前端に形成される。冷却ナゲット１５６は、該ナゲット上に形成された環状リップ１５８を含み、該環状リップ１５８は半径方向内方に間隔を置いて配置されて冷却スロット１６０を形成する。冷却孔１６２の列（図３には１つのみを示す）が、冷却ナゲット１５６中に形成されて、冷却空気を冷却スロット１６０に供給する。冷却スロット１６０は、ほぼ軸方向に向いており、冷却空気は下流に導かれて第２のパネルセクション１４３の高温側面上に薄い冷却フィルムを形成し、それによって第１のパネルセクション１４２からの冷却フィルムを補充する。冷却孔１６２は冷却ナゲット１５６の全周の周りに分散配置される。
【００３０】
同様に、第３のパネルセクション１４４は、その前端で第２のパネルセクション１４３の後端に接合される。別の冷却ナゲット１６４が、第３のパネルセクション１４４の前端に形成される。冷却ナゲット１６４は、該ナゲット上に形成された環状リップ１６６を含み、該環状リップ１６６は半径方向内方に間隔を置いて配置されて冷却スロット１６８を形成する。冷却孔１７０の列（図３には１つのみを示す）が、冷却ナゲット１６４中に形成されて、冷却空気を冷却スロット１６８に供給する。冷却スロット１６８は、ほぼ軸方向に向いており、冷却空気は下流に導かれて第３のパネルセクション１４４の高温側面上に薄い冷却フィルムを形成し、それによって第２のパネルセクション１４３からの冷却フィルムを補充する。冷却孔１７０は冷却ナゲット１６４の全周の周りに分散配置される。
【００３１】
内側ライナ１１４もまた端と端を互いに接合された３つのパネルセクションを含み、半径方向内側表面の代わりに半径方向外側表面上に形成される高温側面１３８を有することを除いては、外側ライナ１１２と同様な構造である。従って、内側ライナ１１４の構造についてはこれ以上詳細に述べる必要はないであろう。更に、内側ライナ１１４の冷却方式は、外側ライナ１１２の冷却方式とほぼ同じであり、以下の説明が両方のライナに本質的に当てはまるので、ここでは詳細には説明しない。
【００３２】
外側ライナ１１２は、該外側ライナ１１２の前方部分に多孔フィルム冷却が施され、また後方部分にスロットフィルム冷却が施される冷却方式を有する。特に、第１のパネルセクション１４２は、該第１のパネルセクション１４２を貫通して延びる最密な多孔冷却孔１８０の配列で覆われる。冷却孔１８０は、下流に向いた角度で低温側面１３６から高温側面１３４まで軸方向に傾斜しており、必ずしもそうである必要はないが、その角度は、約１５度から２０度の範囲にあることが好ましい。第２のパネルセクション１４３と第３のパネルセクション１４４は、そのような多孔冷却孔を全く備えておらず、それぞれの冷却スロット１６０、１６８から吐出される冷却空気により形成される冷却フィルムによって冷却される。
【００３３】
ライナ１１２は、第１のパネルセクション１４２の高温側面上に第１のＴＢＣ１８２が施され、また第２のパネルセクション１４３と第３のパネルセクション１４４の高温側面上に第２のＴＢＣ１８４が施される。第２のＴＢＣ１８４は、厚く、密な、垂直方向に微細亀裂が入った（ＴＤＶＭ）ＴＢＣを含む。ＴＤＶＭＴＢＣは当技術では一般に知られているのでここでは詳細には説明しない。第１のＴＢＣ１８２は、より普通な多孔性のＴＢＣを含む。従って、ＴＤＶＭ ＴＢＣは、スロットフィルム冷却と共に用いられて、燃焼器の最も高温の領域におけるライナ基板温度を低下させる。ＴＤＶＭ ＴＢＣは、多量のスロットフィルムが用いられるライナの部分に追加の耐熱性を与える。多孔性のＴＢＣは、一般に、より費用がかからず、多孔フィルム冷却と共に用いられる。
【００３４】
この構成の場合には、スロットフィルム冷却は、多量のスロットフィルムにより最も良く冷却されるライナ１１２の後方部分に用いられ、第２のパネルセクション１４３と第３のパネルセクション１４４とのＴＢＣに丈夫なフィルム冷却を施す。多孔フィルム冷却は、ＴＢＣ表面温度が全体的により低くてフィルム量を減少させることができるライナ１１２の前方部分に用いられる。冷却空気は保たれるので、ライナ基板温度は多孔冷却孔１８０のボア冷却により許容可能なものとなる。上述のスロットフィルム冷却と多孔フィルム冷却とを単一ライナ中で組み合わせることの別の利点も、第２の実施形態において実現される。これは１つの可能なＴＢＣ構成にすぎないということに注目されたい。ライナのパネルセクションのうちの任意の又は全てのパネルセクションが、ＴＢＣの任意の形式を備えてもよいし、全くＴＢＣを備えなくてもよい。
【００３５】
ドーム組立体の構成もまた、燃焼器ライナ上のホットスポット形成に影響する可能性がある。例えば、広角のドームのような、より平坦なドームは、従来のドームより安価でより軽いと考えられ、スワーラ組立体中の飛沫プレートの耐久性を改善し、エンジンエミッションを減少する可能性すらあるので、広角のドームを設けるのが一般には望ましい。しかしながら、より平坦なドームは、ドーム組立体に隣接するライナのより多くの部分が高温の燃焼ガスに曝され、この領域を従来通りに冷却したのでは不十分になる可能性があることを意味する。図４は、この問題に対処する別の実施形態を示す。
【００３６】
具体的には、図４は、半径方向に互いに間隔を置いて配置されて燃焼チャンバ２２０を形成する環状の外側ライナ２１２と環状の内側ライナ２１４とを含む燃焼器２１０を示す。外側ライナ２１２と内側ライナ２１４の上流端に取り付けられたドーム組立体２２６が、複数の周方向に間隔を置いて配置されたスワーラ組立体２２８（図４には１つのみ示す）を支持する。各スワーラ組立体２２８は、圧縮機から加圧空気を受け、また対応する燃料ノズル２３０からは燃料を受ける。燃料と空気はスワーラ組立体２２８により旋回を与えられ混合されて、得られた燃料／空気混合物は燃焼チャンバ２２０中に吐出される。燃料／空気混合物は、外側ライナ２１２の周囲の周りに配置された１つ又はそれ以上の点火器（図示せず）により点火される。図４は単一環状燃焼器を示しているが、本発明は他の形式の燃焼器にも同様に適用できることに注目されたい。
【００３７】
外側ライナ２１２と内側ライナ２１４の各々は、ほぼ環状で軸方向に延びる形状を有する金属シェルを含む。外側ライナ２１２は、燃焼チャンバ２２０内の高温の燃焼ガスに面する高温側面２３４と、比較的低温の空気と接触する低温側面２３６とを有する。同様に、内側ライナ２１４は、燃焼チャンバ２２０内の高温の燃焼ガスに面する高温側面２３８と、比較的低温の空気と接触する低温側面２４０とを有する。
【００３８】
外側ライナ２１２は、第１のパネルセクション２４２と、第２のパネルセクション２４３と、第３のパネルセクション２４４とを含むが、第３の実施形態もこのような３面パネル構成に限定はされないことに注目されたい。第３のパネルセクション２４４は、必ずしもそうなるとは限らないが、第１のパネルセクション２４２と第２のパネルセクション２４３のいずれよりも軸方向に長くすることができる。パネルセクション２４２〜２４４は、各々のパネルセクションがその前端に形成された冷却ナゲットを有し、また各冷却ナゲットが該冷却ナゲット上に形成された環状リップを含み、該環状リップが半径方向内方に間隔を置いて配置されて冷却スロットを形成しているという点で、第１の実施形態のパネルセクションとほぼ同様である。冷却孔の列が各冷却ナゲット中に形成されて、冷却空気を冷却スロットに供給する。冷却スロットは、ほぼ軸方向に向いており、冷却空気は下流に導かれて対応するパネルセクションの高温側面上に薄い冷却フィルムを形成する。外側ライナ２１２はまた、第１のパネルセクション２４２と第２のパネルセクション２４３がスロットフィルム冷却を施され、また第３のパネルセクション２４４が多孔フィルム冷却を施される、同様の冷却方式を有する。外側ライナ２１２のパネルセクション２４２〜２４４は、より詳細に上述した第１の実施形態の外側ライナ１２のパネルセクションと本質的に同一である。従って、パネルセクション２４２〜２４４の構造と冷却方式はこれ以上詳細には説明する必要はないであろう。また、内側ライナ２１４の構成は外側ライナ２１２と同様であり、従って現在の説明は両方のライナに本質的に当てはまるのでここでは詳細には説明しない。
【００３９】
燃焼器２１０は、ドーム組立体２２６がより広角ドームになっており、ドーム組立体２２６に最も近いライナ２１２のより多くの部分が高温燃焼ガスに曝されるという点において、第１の実施形態とは異なる。第１のパネルセクション２４２の前方に位置するライナ２１２のセクション２８６（時にはゼロパネルと呼ばれることもある）は、多孔フィルム冷却を施される。具体的には、ゼロパネルセクション２８６は、該ゼロパネルセクション２８６を貫通して延びる最密な多孔冷却孔の配列（図４には示さないが、図２に示す多孔冷却孔８０と同様である）で覆われる。これらの多孔冷却孔は、下流に向いた角度で低温側面から高温側面まで軸方向に傾斜しており、その角度は、必ずしもそうである必要はないが、約１５度から２０度の範囲にあることが好ましい。従って、ライナ２１２は、スロットフィルム冷却が施される第１の部分と、該第１の部分の後方に位置する、多孔フィルム冷却が施される第２の部分と、第１の部分の前方に位置する、多孔冷却が施される第３の部分とを有する。
【００４０】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の技術思想及び技術的範囲から離れることなく、それら実施形態に対する様々な変更をなし得ることは、当業者には明らかであろう。特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッドフィルム冷却式燃焼器ライナの第１の実施形態を有するガスタービン燃焼器の長手方向断面図。
【図２】 図１の燃焼器ライナの１部の部分斜視図。
【図３】 ハイブリッドフィルム冷却式燃焼器ライナの第２の実施形態を有するガスタービン燃焼器の長手方向断面図。
【図４】 ハイブリッドフィルム冷却式燃焼器ライナの第３の実施形態を有するガスタービン燃焼器の長手方向断面図。
【符号の説明】
１０ 燃焼器
１２ 外側ライナ
１４ 内側ライナ
１６ 外側ケーシング
１８ 内側ケーシング
２０ 燃焼チャンバ
２２ 外側通路
２４ 内側通路
２６ ドーム組立体
２８ スワーラ組立体
３０ 燃料ノズル
４２ 第１のパネルセクション
４３ 第２のパネルセクション
４４ 第３のパネルセクション
４８、５６、６４ 冷却ナゲット
５０、５８、６６ 環状リップ
５２、６０、６８ 冷却スロット
５４、６２、７０ 冷却孔

Claims (5)

1. 前端と後端とを有する環状の第１のパネルセクション（４２）と、
   前端と後端とを有し、その前端で前記第１のパネルセクション（４２）の後端に接合された環状の第２のパネルセクション（４３）と、
   前端と後端を有し、その前端で前記第２のパネルセクション（４３）の後端に接合された環状の第３のパネルセクション（４４）と、
   を含む３面パネル構成を有し、
   各前記第１、第２及び第３のパネルセクションは、フィルム冷却スロットを備える冷却ナゲット（４８、５８、６４）が各々の前記前端に設けられており、
   前記第３のパネルセクションは、該第３のパネルセクション内に設けられた多孔フィルム冷却孔（８０）の配列を有し、前記第３のパネルセクションは、多孔フィルム冷却孔が設けられていない前記第１及び第２のパネルセクションのいずれよりも軸方向に長いことを特徴とする燃焼器ライナ（１２、１４）。
2. 前記第２のパネルセクション（４３）に形成された第１のグループの希釈孔（７２）と、前記第３のパネルセクション（４４）に形成された第２のグループの希釈孔（７４）とを更に含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼器ライナ（１２、１４）。
3. 前記第１グループの希釈孔（７２）及び第２のグループの希釈孔（７４）の直径は、前記多孔フィルム冷却孔（８０）の直径より大きく、前記第１のパネルセクション（４２）には希釈孔が設けられていないことを特徴とする、請求項２に記載の燃焼器ライナ（１２、１４）。
4. 前記少なくとも１つのパネルセクション（１４２）は第１の遮熱コーティング（１８２）を施され、また前記少なくとも他の１つのパネルセクション（１４３、１４４）は第２の遮熱コーティング（１８４）を施され、
   前記第１の遮熱コーティング（１８２）は多孔性の遮熱コーティングであり、前記第２の遮熱コーティング（１８４）は厚く、密な、垂直方向に微細亀裂が入った遮熱コーティングであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼器ライナ（１２、１４）。
5. 前記多孔フィルム冷却孔（８０）は、前記第３のパネルセクションの全体を覆っていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼器ライナ（１２、１４）。

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