JP5406428B2 - ガスタービンエンジンの燃焼装置用の壁要素 - Google Patents
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Description
好ましくは、第三のパターン又はより多くの突起が第一のパターンと第二のパターンとの間に設けられ、第三のパターン又はより多くのパターンは、第一及び第二のパターンの密度の間の中間の密度を有するものとする。
好ましくは、第二のより高密度のパターンは、食い違った配列に配置された突起の横列を備えるものとする。
好ましくは、食い違った配列内に突起の横列を備える少なくとも2つの台座領域が存在し、隣接する横列は異なる程度、変位するものとする。
好ましくは、第二のパターン内の突起の数は、等価的な寸法の領域内の第一のパターン内の突起よりも多いものとする。
これと代替的に、第二のパターン内の突起の数は、少なくとも一横列内の突起の間隔のため、第一のパターン内の突起よりも多いようにしてもよい。
これと代替的に、タイルは供給穴を画成し、突起の密度が供給穴から半径方向に離れるのに伴い増大するようにしてもよい。
図1を参照すると、ガスタービンエンジンは、全体として参照番号10で表示されており、軸方向流れ系にて、吸気口11と、推進ファン12と、中圧コンプレッサ13と、高圧コンプレッサ14と、燃焼装置15と、高圧タービン16と、中圧タービン17と、低圧タービン18と、排気ノズル19とを備えている。エンジン10は回転軸線X−Xを有する。
次に、図3を参照すると、半径方向外側の二重壁構造体22(及び半径方向内壁21)は、ライナー27の形態をした外壁と、内壁28とを備えている。「内側」及び「外側」という用語は、燃焼チャンバ20に対するものである、内壁28は、タイル29A、29Bの形態をした複数の別個の壁要素から成っている。タイル29A、29Bの各々は、周方向に伸びる端縁30、31を有し、タイルは互いに隣接した位置に配置され、隣接したタイル29A、29Bの端縁30、31は互いに重なり合う。これと代替的に、隣接したタイルの端縁30、31は、互いに当接するようにしてもよい。
図6には、本発明に従い且つ図4に関して説明した同様の温度範囲を有するタイル60が示されている。温度領域50、52、54、56の各々にて、隣接する各台座又は突起の間の間隔は、選んだ領域65、66、67、68により示すように増大する。このように、連続的な領域65、66、67、68の各々における熱伝達のための台座の全表面積は減少し、タイルからの熱の損失/除去は少なくなる。従って、多少なりとも熱の作用を受けるタイルの特定の領域及び台座の密度を選ぶことにより、タイル60の温度をより一定に保つことができる。台座の密度は、隣接する横列又は縦列の間、また、図6の場合、横列及び縦列双方の間の間隔を減少又は増加させることにより、影響を与えることができることを理解すべきである。
上流の噴射装置25からの可燃性気体を燃焼させることに起因する高温箇所の回りの温度勾配を緩和することに関して、図5及び図6について説明する。顕著な熱勾配が存在する箇所が冷却空気の供給穴42である別の例(図3参照)において、貫通して流れる多量の冷却空気が存在する。内壁32と外壁31との間の空間38内に入る空気は、入ったとき比較的低温度であるが、その空気が供給穴42から離れるように流れるのに伴い、昇温する。このように、別の実施の形態において、台座の密度領域は、供給穴42から半径方向に離れる順序64、63、62、61、68、67、66、65にて配置される。換言すれば、冷却空気が供給穴から動いて離れるのに伴いより高温となるとき、冷却空気と台座との間の温度差は少なくなる。このように、タイルを横断する熱伝達率を一定に保つため、台座の密度を増大させることにより、台座のより大きい表面積が提供される。
図10を参照すると、図9に関して説明したタイルの一例としての実施の形態として、台座の隣接する横列(例えば、領域90、92、94)は、可変程度だけ互いに変位されており(距離デルタ)、変位程度が冷却流体の流れ82の方向に増大する。このように、この変位の増大により、冷却空気は、台座により効果的にぶつかり、また、冷却空気がタイルを横断して昇温する箇所にてより多くの熱又は同様の量の熱を除去することになる。台座領域94は、領域92よりも「高密度」である一方、領域92は領域90よりも「高密度」であることを理解すべきである。このように、本発明に従って、領域92は台座の第二のより高密度領域であり、領域90は第一の領域であるということができる。
11 吸気口
12 推進ファン
13 中圧コンプレッサ
14 高圧コンプレッサ
15 燃焼チャンバ/燃焼装置
16 高圧タービン
17 中圧タービン
18 低圧タービン
19 排気ノズル
20 環状の燃焼チャンバ
21 半径方向内側二重壁構造体
22 半径方向外側二重壁構造体
23 壁
24 ピン
25 燃焼ノズル/噴射器
26 チャンバ20の上流端
27 外壁/ライナー
28 内壁
29A、29B タイル
30 タイルの上流端縁
31 タイルの下流端縁/外壁
32 タイルの基部分/内壁
34 プラグ
36 ナット
38 空間
40 突起又は台座/熱除去作用部
41 下流のタイルの内面
42 冷却空気の供給穴
44 高圧コンプレッサからの空気
45 冷却流体の流れ方向
46 空間に入る空気流れ
48 冷却空気の流れ
50 温度領域/タイル/壁要素
52、54、56 温度領域/パターン
51、53、55 等温線
56 空気の流れ
60 タイル又は壁要素
61、62、63、64 選んだ領域/パターン
65、66、67、68 選んだ領域/連続的な領域/パターン
70 第一のパターン
72 台座のパターン
80 台座の配列
82 冷却空気の流れ方向
84 タイルの上流端縁
86、88 異なる密度を有する領域
90、92、94 台座領域
A 第一の空気流れ
B 第二の空気流れ
Claims (15)
- ガスタービンエンジンの燃焼装置の壁構造体用の壁要素であって、使用時、高温側の面となる内面と、使用時、低温側の面となる外面と、冷却流体の流れへの熱伝達を促進するように外面に設けられた複数の、比較的小さな断面積の突起とを備える前記壁要素において、突起は、冷却効果が増すように、第一の密度のパターン及びより高密度の第二の密度のパターンにて配置され、該高密度の第二のパターンは、低密度の第一のパターンよりも壁要素のより高温の領域に隣接し、冷却流体の流れが、第一および第二のパターンの突起を順次通過し、これにより壁要素の全体にわたる温度勾配を減少させ、
突起の密度は、第一の領域と第二の領域との間にて徐々に変化し、
第二のパターン内の突起の断面寸法は、第一のパターン内の突起の断面寸法よりも大きいことを特徴とする、ガスタービンエンジンの燃焼装置の壁構造体用の壁要素。 - 請求項1に記載の壁要素において、第三のパターン又はより多くの突起が第一のパターンと第二のパターンとの間に設けられ、第三のパターン又はより多くのパターンは、これら第一及び第二のパターンの密度の間の中間の密度を有する、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、突起の一部又は全ては円形の断面を有する、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、第二のより高密度のパターンは、食い違った配列に配置された突起の横列を備える、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、第一の密度のパターンは食い違った配列に配置された突起の横列を備える、壁要素。
- 請求項4に記載の壁要素において、食い違った配列内に突起の横列を備える少なくとも2つの台座領域が存在し、隣接する横列は異なる程度、変位される、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、第一のパターンにおける突起の横列の少なくとも幾つかは、冷却流体の全体的な流れ方向に向けて直線状に配置され、これにより熱伝達を低下させる、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、第一のパターン内の突起の少なくとも幾つかは細長であり且つ冷却流体の全体的な流れ方向に向けて配置され、これにより熱伝達を低下させる、壁要素。
- 請求項8に記載の壁要素において、第一のパターン内の細長い突起は、冷却流体の下流への流れ方向に向けて伸びる、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、第二のパターン内の突起の数は、等価的な寸法の領域内の第一のパターン内の突起よりも多い、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、第二のパターン内の突起の数は、少なくとも一縦列の突起内の突起の間隔のため、第一のパターン内の突起よりも多い、壁要素。
- 請求項1又は10に記載の壁要素において、第二のパターン内の突起の数は、少なくとも一横列内の突起の間隔のため、第一のパターン内の突起よりも多い、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、突起の密度は、冷却流体の下流への流れ方向に向けて増大する、壁要素。
- 請求項1に記載の壁要素において、壁要素は供給穴を画成し、突起の密度が供給穴から半径方向に離れるのに伴い増大する、壁要素。
- ガスタービンエンジンの燃焼装置の壁構造体において、半径方向内壁と、外壁とを備え、内壁は請求項1に記載の少なくとも1つの壁要素を備える、ガスタービンエンジンの燃焼装置の壁構造体。
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