JP7019390B2 - ガスタービン燃焼器の内側キャップおよび延長された共鳴管のためのシステムおよび装置 - Google Patents

ガスタービン燃焼器の内側キャップおよび延長された共鳴管のためのシステムおよび装置 Download PDF

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Description

本開示は、一般にガスタービンに関し、より具体的には、燃焼動圧パルスを緩和する音響減衰のための延長された共鳴管を有するガスタービン燃焼器の内側キャップを製造するためのシステムおよび装置に関する。
破壊的な音圧振動すなわち圧力パルスは、燃料と空気との化学量論比、総質量流量、および他の動作条件に応じて、通常動作条件の結果としてガスタービンエンジンの燃焼器内で生成され得る。連邦および地域の大気汚染基準を満たすために必要な低排出物に向けたガスタービン燃焼器設計の現在の傾向は、燃料と空気とが炎反応領域の上流側で均質に混合される希薄予混合燃焼システムを使用する結果になっている。これらの燃焼システムが動作する燃空比または当量比は、低い火炎温度を維持して、望ましくないガス状ＮＯｘ排出物の生成を許容可能なレベルに制限するために、より従来型の燃焼器と比較して非常に「希薄」である。水または蒸気噴射を使用せずに低排出物を達成するこの方法は広く用いられているが、低当量比での動作に伴う燃焼の不安定性はまた、ハードウェア損傷および他の動作の問題となり得る燃焼器内の許容できないほど高い動圧振動を生じさせる傾向がある。望ましくない音響の共鳴周波数の変化もまた、圧力振動の結果である。従来技術における現行の装置は、動圧振動を除去、防止または低減することを目的としているが、現行の装置は、内側キャップ（燃焼器フロントパネルとも呼ばれる）の特定の位置に一体化された高周波および低周波の両方の減衰装置に対処することができない。
ガスタービンエンジンの燃焼音響は、ある範囲の周波数にわたって生じ得る。典型的な周波数は１０００Ｈｚ未満である。しかしながら、特定の条件下では、１０００～１０，０００Ｈｚの範囲の周波数の高い音響振幅が可能である。低周波および高周波の両方の音響モードは、高サイクル疲労による燃焼器ハードウェアの急速な故障を引き起こす可能性がある。進歩したガスタービン燃焼器におけるＮＯｘ排出物を最小にするためのエネルギー放出密度の増加および反応物質の迅速な混合は、高周波音響の可能性を高める。
積層造形技術（付加製造技術）は、結合剤噴射、指向性エネルギー堆積、材料押出、材料噴射、粉末床溶融結合、シート積層、および液槽光重合などの技術を含む、燃焼器内側キャップ、音響ダンパー、および他のガスタービン構造を作製するために使用することができる。具体的には、金属部品は、例えば、選択的レーザ溶融、選択的電子ビーム溶融プロセス、および直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を使用して積層造形することができる。これらのプロセスでは、金属粉末の層が配置される。レーザビームまたは電子ビームが金属粉末のベッド上に導かれ、粉末を局所的に溶融し、続いてビームが粉末表面上を前進する。溶融した金属物質は凝固するが、隣接する場所の金属粉末は溶融する。したがって、凝固した金属の層がビーム軌跡に沿って生成される。材料の層の処理サイクルが終了した後に、金属粉末の新しい層が上部に配置され、金属の溶融およびその後の凝固の新しいサイクルが実行される。層の厚さおよびビーム出力を適切に選択することで、凝固した材料の各層が前の層に結合される。このように、製造プロセスの構築方向に沿って金属部品が構築される。材料の１つの層の厚さは、通常１０～１００マイクロメートルの範囲である。１つの層から次の層へのプロセスの進行方向または構築方向は、通常、測地的意味で底部から上部に向かう。
これらの方法にも制限が適用され得る。例えば、オーバーハング構造が１つの層で製造される場合、オーバーハング構造は、適用された凝固した材料の新しい層を支持することなく屈曲する。その結果、製品の品質が低下するか、または製造プロセスがキャンセルされる可能性がある。この状況に対する救済策は、オーバーハング構造の下に支持構造体を製造し、その後に支持構造体を除去することであるが、除去プロセス、特に切断またはチップ除去プロセスを伴う追加の製造工程が必要となり、追加のプロセス工程を必要とするため、製造時間とコストが増加することが明らかである。さらに、製造される特定の幾何学的形状については、支持構造体にアクセスしてそれを除去することが不可能または非常に困難である可能性がある。したがって、当技術分野におけるこれらのおよび他の問題に対処する装置が必要となる。
米国特許第９４２９０４２号明細書
本開示の態様および利点は、以下の説明である程度述べられ、この説明から明らかとなり、あるいは本開示の実施によって知ることができる。
一実施形態では、燃焼器ライナーを備える少なくとも１つの燃焼器を有するガスタービンエンジンの燃焼器内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システムが開示される。第２の内側キャップ部分が、少なくとも１つの燃焼器に配置される。第２の内側キャップ部分は、高温表面と、低温表面と、低温表面から突出する少なくとも１つのバーナー開口部と、内部開口部を有し、低温表面から突出する少なくとも１つのネックリングと、を有することができる。少なくとも１つの延長された共鳴管は、共鳴管ネックを有し、少なくとも１つのネックリングと一体化され、少なくとも１つのネックリングから突出する。少なくとも１つの延長された共鳴管は、隣接するバーナー開口部の間に配置され、半径方向の寸法が軸方向の寸法よりも小さくなるように構成される。
別の実施形態では、圧縮機部と、圧縮機の下流に配置された燃焼器ライナーを有する少なくとも１つの燃焼器と、を有するガスタービンエンジンが開示される。タービン部は、燃焼部の下流に配置される。燃焼器ライナーを備える少なくとも１つの燃焼器を有するガスタービンエンジンの燃焼器内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システムも開示される。第２の内側キャップ部分が、少なくとも１つの燃焼器に配置される。第２の内側キャップ部分は、高温表面と、低温表面と、低温表面から突出する少なくとも１つのバーナー開口部と、内部開口部を有し、低温表面から突出する少なくとも１つのネックリングと、を有することができる。少なくとも１つの延長された共鳴管は、共鳴管ネックを有し、少なくとも１つのネックリングと一体化され、少なくとも１つのネックリングから突出する。少なくとも１つの延長された共鳴管は、隣接するバーナー開口部の間に配置され、半径方向の寸法が軸方向の寸法よりも小さくなるように構成される。
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の図面を参照すれば、より良く理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成しており、本開示の実施形態を例示し、説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。
最良の態様を含み、当業者を対象とする、完全かつ実施可能な程度の開示が本明細書に記載され、以下の添付の図面を参照する。
本明細書に開示する実施形態を有するのに適した燃焼器を有する典型的なガスタービンの概略図である。 高周波ダンパーを備えた第１の内側キャップの一実施形態を示す図である。 高周波ダンパーを備えた第１の内側キャップの一実施形態の追加の図である。 高周波ダンパーの実施形態を示す図である。 第２の内側キャップに取り付けられたダンパーの実施形態を示す図である。 第２の内側キャップに取り付けられた別のダンパーの実施形態を示す図である。 本明細書で開示する延長された共鳴管の実施形態を有するのに適した典型的な燃焼器の一部の斜視図である。 第２の内側キャップに取り付けられた、組み合わせられた高周波および低周波の延長されたダンパーの実施形態を示す図である。 延長された実施形態における単一減衰容積部を示す図である。 二重減衰容積部の低周波ダンパーを示す図である。 代替的な固定を有する別の延長された低周波ダンパーの実施形態を示す図である。 別の延長された低周波ダンパーの実施形態を示す図である。 管状の延長された低周波ダンパーの実施形態の一部を示す図である。 延長されたダンパー開放端部キャップの実施形態を示す図である。
本明細書および図面における符号の反復使用は、本開示の同じまたは類似の特徴もしくは要素を表すことを意図している。
以下、本発明の本実施形態について詳しく説明するが、その１つまたは複数の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために数値および文字による記号が使用されている。図面および説明の同様のまたは類似の符号は、本発明の同様のまたは類似の部材を指すために用いている。本明細書において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。「半径方向」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、「軸方向」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な相対方向を指す。「高周波」および「低周波」という用語は、本明細書では、低周波は１０００Ｈｚ以下であり、高周波は１０００Ｈｚより大きい。特定の明示した周波数が特定の値の「約ｎ（Ｈｚ）以内」であるかどうかを記載する場合には、明示した値は、特に断らない限り、プラスまたはマイナス約ｎ以内であることを意味する。本明細書で使用される「目標周波数」は、燃焼器が動作する範囲、または減衰させる装置が最も効果的である（すなわち、吸収係数が約１、すなわち１００％である）ように設計される周波数を記述することを意味する。「共鳴周波数」は、音圧振動が発生している時間を含んで燃焼器が動作している実際の周波数を記述することを意味する。
各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示される。実際、本発明の範囲または趣旨を逸脱せずに、修正および変更が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、さらに別の実施形態を与えるために、別の実施形態で用いることができる。よって、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲内にある、そのような修正形態および変形形態をカバーすることを意図している。本発明の例示的な実施形態は、例示の目的で産業用ガスタービンの文脈で一般的に説明されるが、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に具体的に記載していない限り、航空派生タービン、船舶用ガスタービンおよび航空機エンジンタービンを含むが、これらに限定されない任意のターボ機械に適用できることを、当業者は容易に理解するであろう。
一実施形態では、積層造形法は、オーバーハングレッジ７２（傾斜面）について、印刷プロセスを停止させるおそれがある一時的な支持体を回避する第１の内側キャップ５２を生成する。部品の向きおよび上流側軸方向構築方向５４が部品製造中に一時的な支持体を必要としないように、積層造形プロセスに適合する高周波ダンパー７０を有する第１の内側キャップ５２が開示されている。さらに、高周波ダンパーは、オーバーハングレッジ７２を回避するような形状であり、キャップの重量を約５０％低減するために、第１の内側キャップ全体に分散される。
ここで図面を参照すると、同様の符号は同様の構成要素を指し、図１は本発明の様々な実施形態を組み込むことができるガスタービン１０の一例を示す。全ての図において一貫した方向が、円周方向９０、下流側軸方向９２、上流側軸方向９３、および半径方向９４として定義される。図示するように、ガスタービン１０は、一般に、ガスタービン１０の上流側端部に配置された入口１４と、圧縮機部１２を少なくとも部分的に取り囲むケーシング１６と、を有する圧縮機部１２を含む。ガスタービン１０は、圧縮機部１２の下流に少なくとも１つの燃焼器２０を有する燃焼部１８と、燃焼部１８の下流のタービン部２２と、をさらに含む。図示するように、燃焼部１８は、複数の燃焼器２０を含むことができる。シャフト２４がガスタービン１０を貫通して軸方向に延在する。
動作中、空気２６が圧縮機部１２の入口１４に引き込まれ、徐々に圧縮されて圧縮空気２８を燃焼部１８に提供する。圧縮空気２８は、燃焼部１８に流入し、燃焼器２０内の燃料と混合されて可燃混合気を形成する。可燃混合気は、燃焼器２０で燃焼され、それにより高温ガス３０を生成し、高温ガス３０は、燃焼器２０からタービンノズル３４の第１段３２を横切ってタービン部２２に流入する。タービン部は、一般に、タービンノズル３４の隣接する列によって軸方向に分離されたロータブレード３６の１つまたは複数の列を含む。ロータブレード３６は、ロータディスクを介してロータシャフト２４に結合される。タービンケーシング３８は、ロータブレード３６およびタービンノズル３４を少なくとも部分的に包む。ロータブレード３６の列の各々またはいくつかは、タービンケーシング３８内に配置されたシュラウド・ブロック・アセンブリ４０によって円周方向に囲まれてもよい。高温ガス３０は、タービン部２２を流れる際に急速に膨張する。熱エネルギーおよび／または運動エネルギーが高温ガス３０からロータブレード３６の各段に伝達され、それによりシャフト２４が回転して機械的仕事を生成する。シャフト２４は、発電機（図示せず）などの負荷に結合されて電気を生成することができる。それに加えて、またはそれに代えて、シャフト２４を使用して、ガスタービンの圧縮機部１２を駆動することができる。
図２Ａ～図３Ｂにおいて、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）プロセスは、連続した層において構築プラットフォーム５０上に配置された金属粉末を使用する。各配置工程を挟んで、実際のレーザ溶融プロセスが行われる。適切な出力のレーザビームを金属粉末に向けて導き、金属粉末の表面を前進させて、金属粉末を局所的に溶融させ、その後再凝固させる。金属粉末を配置し、溶融させ、再凝固させる工程を繰り返すことにより、第１の内側キャップ５２が構築される。１つの層を別の層の上に配置するプロセスは、上流側軸方向構築方向５４に沿って前進し、これは、一般にベース側面から頂点に至る方向と呼ばれる。上流側軸方向構築方向５４は、第１の内側キャップ５２を含む燃焼器の上流側軸方向９３とほぼ平行である。通常、各層の厚さは約１０～約１００マイクロメートルである。
したがって、第１の内側キャップ５２は、ベース側面５６から開始して製造される。オーバーハング構造を製造するために、オーバーハング構造は、上流側軸方向構築方向５４に対して４５度以下の角度αで傾斜するように製造される。前述したように、上流側軸方向構築方向５４は、通常、ベース側面から頂点に至る方向であってもよい。第１の内側キャップ５２の追加の層を製造する際に、層の厚さおよび角度αによって決定されるカンチレバーで支持された部分は、それ自身の重量と、その後の構築工程でその上に配置される粉末の重量と、を支えるのに十分小さい。典型的な厚さは１０～１００マイクロメートルの範囲であり、構築角αが４５度以下である場合、カンチレバーで支持された部分は約１４５マイクロメートル未満である。結果として、ヒップルーフ型またはピラミッド型オーバーハング構造を支持構造体なしで製造することができる。各ダンパーの内部減衰容積部は、特定の音響減衰周波数に合わせてサイズを設定することができる。
図３Ａおよび図３Ｂに見られるように、第１の内側キャップ５２は、ベース側面５６、バンプ側面５８、外側面６０、内側面６２、ならびに第１の半径方向側面６４および反対側の第２の半径方向側面６６を含む。ベース側面５６は、ベース側面５６と一体化された少なくとも１つの冷却チャネル５９を有することができる。第１の内側キャップ５２には、高温ガスの流れまたは他の燃焼器部品の通過を可能にする貫通開口部６８が設けられている。製造プロセスの上流側軸方向構築方向５４が示されている。低温側面とも呼ばれるバンプ側面５８には、多数の高周波ダンパー７０が設けられている。これらの高周波ダンパー７０は、通常、音響ダンパーとして働くバンプ側面５８上の突起である。
高周波ダンパー７０は、燃焼器冷却チャンバ１２６とダンパーチャンバ９７との間の流体連通を提供するパージ孔１２４を有することができる。特に、パージ孔１２４は冷却を増加させることができるが、他の実施形態では、パージ孔１２４を設けずに流体連通をなくしてもよい。パージ孔１２４が存在する場合には、冷却空気が燃焼器冷却チャンバ１２６からパージ孔１２４を介してダンパーチャンバ９７に入り、ダンパーチャンバ９７内の減衰容積部を冷却するので、パージ孔１２４が高い冷却効果を提供する。冷却された減衰容積部は、ダンパーチャンバ９７から出て、開口部６８を通って燃焼ガスに流入する。これらの高周波ダンパー７０は、支持構造体を用いずに、したがって、その後に積層造形プロセス中に支持構造体を切断する必要なしに製造される。高周波ダンパー７０は、一般にヒップルーフ形状、ピラミッド形状、または多角形状である。
高周波ダンパー７０は、バンプ側面５８に頂点７４を有することができ、オーバーハングレッジ７２が頂点７４の境界から延在する。オーバーハングレッジ７２は、上流側軸方向構築方向５４に対して４５度以下の角度αで傾いている。ダンパー７０はまた、上流側軸方向構築方向５４とほぼ平行に延在する延長レッジ７６を含むことができる。延長レッジ７６は、オーバーハングレッジ７２またはバンプ側面５８から延在することができる。延長レッジ７６およびオーバーハングレッジ７２は、任意の距離だけ延在することができ、それによって高周波ダンパー７０内の減衰容積を調整することができる。一般に、オーバーハングレッジ７２は、上流側軸方向構築方向５４に対して角度αで延在するレッジ表面を含むが、延長レッジ７６は、上流側軸方向構築方向５４とほぼ平行に延在するレッジ表面を含む。パージ孔１２４は、任意のオーバーハングレッジ７２または延長レッジ７６上に配置することができる。ベース側面５６は、高周波ダンパー７０の内部減衰容積部と燃焼器２０内の燃焼ガスとの間の流体連通を可能にする少なくとも１つの音響ポート７８を有することができる。音響ポート７８は、一般に、ベース側面５６を貫通し、高周波ダンパー７０の内部減衰容積部に対して開放されており、破壊的な音圧振動が燃焼器２０からダンパー７０に入ることを可能にする。複数の音響ポート７８が各ダンパー７０のために役立つことができる。音響ポート７８は、最も損傷を与える音圧振動がダンパー７０に入ることを可能にする周波数に特有のサイズに設定することができる。
本明細書に開示した方法によって製造可能な高周波ダンパー７０の例示的な構成を図４Ａ～図４Ｋに示す。図４Ａは、ベース側面５６から頂点７４まで延在する、交互に角度を持って積み重ねられた２つのオーバーハングレッジ７２を示す。図４Ｂは、ベース側面５６から頂点７４まで延在する、交互に角度を持って積み重ねられた３つのオーバーハングレッジ７２を示す。図４Ｃは、ベース側面５６から延在する延長レッジ７６と、さらに頂点７４まで延在する交互に角度を持って積み重ねられた２つのオーバーハングレッジ７２と、を示す。図４Ｄは、ベース側面５６からオーバーハングレッジ７２まで延在する延長レッジ７６と、さらに別の延長レッジ７６まで延在するオーバーハングレッジ７２と、次に頂点７４で終端する別のオーバーハングレッジ７２と、を示す。図４Ｅは、音響ポート７８の周辺境界に配置された長い延長レッジ７６を有する構成を示す。長い延長レッジ７６は、ダンパー効率を最適化するために使用される。図４Ｆは、ダンパー効率を最適化するために音響ポート７８を短くするベース側面切り欠き部７９の構成を示す。図４Ｇは、延長レッジ７６と相互接続された３つの積み重ねられた多角形を示す。図４Ｈは、ベース側面５６から頂点７４まで延在する様々な長さの延長レッジ７６とオーバーハングレッジ７２との混合を示す。図４Ｉは、複数の音響ポート７８を有する図４Ｂの形状のダンパーの環状相互接続を示す。図４Ｊは、複数の音響ポート７８を有する図４Ａの形状のダンパーの外側環状相互接続部分によって囲まれた図４Ｂの形状のダンパーの中央部分を示し、各部分は別々の音響ポート７８を有する。図４Ｋは、オーバーハングレッジ７２を上部に有する延長レッジ７６の外側環状相互接続部によって囲まれた図４Ｂの形状のダンパーの中央部分を示し、各部分は別々の音響ポート７８を有する。図４Ａ～図４Ｋに示す実施形態が、図１Ａ～図２Ｂに示す第１の内側キャップ５２の一部として本明細書で開示される方法によっていかにして生産可能であるかは、当業者には直ちに明らかになるであろう。
別の実施形態は、図５Ａ～図６Ｂに示す、共鳴管としても知られている低周波ダンパー（ＬＦＤ）８９を有することができ、それは第２の内側キャップ８４の特別に準備されたネックリング８８に溶接することができる。溶接部はネックリング８８内部に配置され、ＬＦＤ８９は様々な脈動周波数に効果的に作用する位置に配置される。２つの別々のＬＦＤ８９容積部を各第２の内側キャップ８４に溶接することができ、各ＬＦＤ容積部はバーナー開口部８７の間に適合する目標容積を有し、取り付けのためのより容易な溶接手順を可能にする。ＬＦＤ８９の多くの構成が本明細書に示されている。ＬＦＤ８９の位置は組み立てプロセスを簡略化し、ＬＦＤ８９の溶接構造が低温表面８６と高温表面８５との間に封止を必要とせずに第２の内側キャップ８４の背面に接合されるので、ＬＦＤ８９を高温表面８５と低温表面８６との間の熱移動から独立させる。
図５Ａ～図６Ｂに示す実施形態は、燃焼器ライナー８２を備える少なくとも１つの燃焼器２０を有するガスタービンエンジン１０の燃焼器２０内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システム８０を有することができる。第２の内側キャップ８４の部分は、少なくとも１つの燃焼器２０に配置され、高温表面８５と、低温表面８６と、低温表面８６から突出する少なくとも１つのバーナー開口部８７と、内部開口部６８を有し、低温表面８６から突出する少なくとも１つのネックリング８８と、少なくとも１つのネックリング８８と一体化され、それから突出する少なくとも１つの延長された共鳴管８９と、を含むことができる。バーナー開口部８７は、環状、長方形、または不規則形状のバーナーを含む任意のバーナープロファイルに合致するように成形することができる。少なくとも１つの延長された共鳴管８９は、隣接するバーナー開口部８７の間に配置される。少なくとも１つの延長された共鳴管８９は、半径方向９４の寸法が上流側軸方向９３の寸法以上であるように構成されている。
少なくとも１つの延長された共鳴管８９を有する減衰システム８０は、閉鎖端部９５と、ネック開口部６８を含む開放端部９６と、それらの間の少なくとも１つのダンパーチャンバ９７と、を有し、少なくとも１つのダンパーチャンバ９７は、ネック開口部６８を通して、少なくとも１つの燃焼器２０の内部と流体連通する。また、少なくとも１つのダンパーチャンバ９７は、ネック開口部６８と流体連通する第１の減衰容積部９８と、ネック開口部６８と流体連通する第２の減衰容積部９９と、を有することができる。第１の減衰容積部９８は、第２の減衰容積部９９と流体連通することができる。第１および第２の減衰容積部９８、９９は、ほぼ同じであってもよいし、異なっていてもよい。
減衰システム８０はまた、第２の内側キャップ８４の部分が環状部として配置され、燃焼器２０の中心線にほぼ垂直に位置合わせされるように構成することもできる。さらに、減衰システム８０の延長された共鳴管８９の開口部６８は、それぞれの少なくとも１つのネックリング８８に固定して結合することができる。
減衰システム８０の延長された共鳴管８９は、約１０００Ｈｚ以下の目標周波数で共鳴する音圧振動を減衰させるように構成することができる。さらに、第１および第２の減衰容積部９８、９９は、約１０００Ｈｚ以下の２つの異なる目標周波数で共鳴する音圧振動を減衰させるように構成することができる。
別の実施形態では、ヘルムホルツダンパーと呼ばれることもあるＬＦＤ、共鳴器または共鳴管８９を燃焼器の第２の内側キャップ８４に取り付けることができる。通常、単一のネックリング８８がＬＦＤ８９ごとに燃焼室２０に入る。この配置は、延長された共鳴管８９を非常に効率的な位置に配置し、それにより、より小さいＬＦＤ８９容積で同じ減衰性能を提供する。ＬＦＤ８９はまた、通常、完全には利用されていない燃料噴射器スウォズル１２０（スワーラノズル）の間の空間に配置することができるので、燃焼器２０の全体的な構成に影響を与えない。ＬＦＤ８９は、既存のタービンに対する変換、改変、およびアップグレード用に現場設置することもできる。これらのＬＦＤ８９の典型的な向きは、燃焼器２０の軸にほぼ平行であってもよいし、燃焼器の軸から約＋／－１５°であってもよい。ネックリング８８は、第２の内側キャップ８４の高温表面８５上の燃焼室２０に面することができる。
図７～図１３に示す実施形態は、燃焼器ライナー８２を含む少なくとも１つの燃焼器２０を有することができるガスタービン１０エンジンの燃焼器２０内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システム８０を開示する。第２の内側キャップ８４の部分は、少なくとも１つの燃焼器２０に配置することができ、第２の内側キャップ８４の部分は、高温表面８５、低温表面８６、および低温表面８６から突出する少なくとも１つのバーナー開口部８７を有する。バーナー開口部８７は、環状、長方形、または不規則形状のバーナーを含む任意のバーナープロファイルに合致するように成形することができる。内部開口部を有する少なくとも１つのネックリング８８が、低温表面８６から突出することができる。少なくとも１つの延長された共鳴管８３は、共鳴管ネックを有することができ、少なくとも１つのネックリング８８と一体化され、それから突出することができる。少なくとも１つの延長された共鳴管８３は、隣接するバーナー開口部８７の間に配置することができる。少なくとも１つの延長された共鳴管８３は、半径方向９４の寸法が上流側軸方向９３の寸法よりも小さくなるように構成される。また、少なくとも１つの延長された共鳴管８３は、閉鎖端部９５、開放端部９６、およびそれらの間の少なくとも１つのダンパーチャンバ９７を有することができ、少なくとも１つのダンパーチャンバ９７は、少なくとも１つの燃焼器２０の内部と流体連通する。
図１０Ａおよび図１０Ｂでは、延長された共鳴管８３は、第２の内側キャップ８４の上流の閉鎖端部９５に近接して配置された支持プレート１００を有することもできる。支持プレート１００は、燃焼器ライナー８２に取り外し可能に配置することができる。図１１Ａ～図１１Ｃに示す他の実施形態では、延長された共鳴管８３は、第２の内側キャップ８４の上流の閉鎖端部９５に近接して配置されたプレナカバー１０２を有することができる。プレナカバー１０２は、燃焼器ライナー８２上に配置することができる。
図９Ａ～図９Ｂは、単一減衰容積部の実施形態を示し、図９Ｃ～図９Ｄは、延長された共鳴管８３の二重減衰容積部の実施形態を示す。延長された共鳴管８３は、開放端部９６に近接した第１のネック部分１０３を備える第１の減衰容積部９８を有することができ、延長された共鳴管８３のほぼ中間に配置されたセパレータ１０５内に配置された第２のネック部分１０４を有する第２の減衰容積部９９に結合されている。フランジ付き環状部１０６の部分は、第１のネック部分１０３を少なくとも部分的に取り囲むことができる。フランジ付き環状部１０６はまた、第２の内側キャップ８４に結合することもできる。
さらに、図１２および図１３に示すように、延長された共鳴管８３は、開放端部９６に近接して配置された開放端部キャップ１１０と、閉鎖端部９５に近接して配置された閉鎖端部キャップ１１２と、を有する管状部分１０８を有することができる。開放端部キャップ１１０は、切り欠き部１１６、円筒状開口部、およびそれらの混合として構成された冷却空気ポート１１４を有することができる。
ここに記載された説明は、最良の態様を含む本発明を開示するため、また、任意の装置またはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み合わせられた方法の実行を含み、当業者が本発明を実施できるようにするために例を用いる。開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を含む場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
ガスタービンエンジン（１０）の燃焼器（２０）内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システム（８０）であって、
燃焼器（２０）ライナーを含む少なくとも１つの燃焼器（２０）と、
前記少なくとも１つの燃焼器ライナー（８２）に配置された第２の内側キャップ（８４）部分であって、高温表面（８５）と、低温表面（８６）と、前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのバーナー開口部（８７）と、内部開口部（６８）を含み、前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのネックリング（８８）と、を含む第２の内側キャップ（８４）部分と、
共鳴管ネックを含む少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）であって、前記少なくとも１つのネックリング（８８）と一体化され、前記少なくとも１つのネックリング（８８）から突出し、隣接するバーナー開口部（８７）の間に配置された少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）と、を含み、
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、半径方向（９４）の寸法が軸方向の寸法よりも小さくなるように構成される、減衰システム（８０）。
［実施態様２］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、閉鎖端部（９５）と、ネック開口部（６８）を含む開放端部（９６）と、前記閉鎖端部（９５）と前記開放端部（９６）との間の少なくとも１つのチャンバ（９７）と、を含み、前記少なくとも１つのチャンバ（９７）は、前記ネック開口部（６８）を通して、前記少なくとも１つの燃焼器（２０）の内部と流体連通する、実施態様１に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様３］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、少なくとも１つのパージ孔（１２４）を通して、燃焼器冷却チャンバ（１２６）と流体連通し、前記第２の内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置された支持プレート（１００）をさらに含む、実施態様２に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様４］
前記支持プレート（１００）は、燃焼器ケーシング（１６）に取り外し可能に配置される、実施態様３に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様５］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、前記第２の内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置されたプレナカバー（１０２）支持体をさらに含む、実施態様２に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様６］
前記プレナカバー（１０２）支持体は、燃焼器ケーシング（１６）に配置される、実施態様５に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様７］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、前記開放端部（９６）に近接する第１のネック部分（１０３）を含み、かつ第２のネック部分（１０４）と流体連通する第２の減衰容積部（９９）に結合された第１の減衰容積部（９８）と、前記第１のネック部分（１０３）を少なくとも部分的に囲むフランジ付き環状部分（１０６）と、を含む、実施態様２に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様８］
前記フランジ付き環状部分（１０６）は、前記第２の内側キャップ（８４）に結合される、実施態様７に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様９］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、管状部分（１０８）と、前記開放端部（９６）に近接して配置された開放端部キャップ（１１０）と、前記閉鎖端部（９５）に近接して配置された閉鎖端部キャップ（１１２）と、を含む、実施態様２に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様１０］
前記開放端部キャップ（１１０）は、切り欠き部（１１６）、円筒状開口部（６８）、および前記切り欠き部（１１６）と前記円筒状開口部（６８）との混合物として構成された冷却空気ポート（１１４）をさらに含む、実施態様９に記載の減衰システム（８０）。
［実施態様１１］
ガスタービンエンジン（１０）であって、
圧縮機部（１２）と、
前記圧縮機の下流に配置された燃焼部（１８）内に構成された燃焼器ライナー（８２）を含む少なくとも１つの燃焼器（２０）と、
前記燃焼部（１８）の下流に配置されたタービン部（２２）と、
前記ガスタービン（１０）は、燃焼器（２０）内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システム（８０）と、を含み、前記減衰システム（８０）は、
前記少なくとも１つの燃焼器（２０）に配置された第２の内側キャップ（８４）部分であって、高温表面（８５）と、低温表面（８６）と、前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのバーナー開口部（８７）と、内部開口部（６８）を含み、前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのネックリング（８８）と、を含む第２の内側キャップ（８４）部分と、
共鳴管ネックを含む少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）であって、前記少なくとも１つのネックリング（８８）と一体化され、前記少なくとも１つのネックリング（８８）から突出し、隣接するバーナー開口部（８７）の間に配置された少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）と、を含み、
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、半径方向（９４）の寸法が軸方向の寸法よりも小さくなるように構成される、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１２］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、閉鎖端部（９５）と、ネック開口部（６８）を含む開放端部（９６）と、前記閉鎖端部（９５）と前記開放端部（９６）との間の少なくとも１つのチャンバ（９７）と、を含み、前記少なくとも１つのチャンバ（９７）は、前記ネック開口部（６８）を通して、前記少なくとも１つの燃焼器（２０）の内部と流体連通する、実施態様１１に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様１３］
前記少なくとも１つのチャンバ（９７）は、少なくとも１つのパージ孔（１２４）を通して、燃焼器冷却チャンバ（１２６）と流体連通し、前記延長された共鳴管（８３）は、第２の内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置された支持プレート（１００）をさらに含む、実施態様１２に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様１４］
前記支持プレート（１００）は、燃焼器ケーシング（１６）に取り外し可能に配置される、実施態様１３に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様１５］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、前記第２の内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置されたプレナカバー（１０２）支持体をさらに含む、実施態様１２に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様１６］
前記プレナカバー（１０２）支持体は、前記燃焼器ケーシング（１６）に配置される、実施態様１５に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様１７］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、前記開放端部（９６）に近接する第１のネック部分（１０３）と流体連通し、かつ第２のネック部分（１０４）と流体連通する第２の減衰容積部（９９）に結合された第１の減衰容積部（９８）と、前記第１のネック部分（１０３）を少なくとも部分的に囲むフランジ付き環状部分（１０６）と、を含む、実施態様１２に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様１８］
前記フランジ付き環状部分（１０６）は、前記第２の内側キャップ（８４）に結合される、実施態様１７に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様１９］
前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）は、管状部分（１０８）と、前記開放端部（９６）に近接して配置された開放端部キャップ（１１０）と、前記閉鎖端部（９５）に近接して配置された閉鎖端部キャップ（１１２）と、を含む、実施態様１２に記載のガスタービン（１０）。
［実施態様２０］
前記開放端部キャップ（１１０）は、切り欠き部（１１６）、円筒状開口部（６８）、および前記切り欠き部（１１６）と前記円筒状開口部（６８）との混合物として構成された冷却空気ポート（１１４）をさらに含む、実施態様１９に記載のガスタービン（１０）。
１０ ガスタービン、ガスタービンエンジン
１２ 圧縮機部
１４ 入口
１６ ケーシング
１８ 燃焼部
２０ 燃焼器、燃焼室
２２ タービン部
２４ ロータシャフト
２６ 空気
２８ 圧縮空気
３０ 高温ガス
３２ 第１段
３４ タービンノズル
３６ ロータブレード
３８ タービンケーシング
４０ シュラウド・ブロック・アセンブリ
５０ 構築プラットフォーム
５２ 第１の内側キャップ
５４ 上流側軸方向構築方向
５６ ベース側面
５８ バンプ側面
５９ 冷却チャネル
６０ 外側面
６２ 内側面
６４ 第１の半径方向側面
６６ 第２の半径方向側面
６８ 内部開口部、貫通開口部、ネック開口部
７０ 高周波ダンパー
７２ オーバーハングレッジ
７４ 頂点
７６ 延長レッジ
７８ 音響ポート
７９ ベース側面切り欠き部
８０ 減衰システム
８２ 燃焼器ライナー
８３ 延長された共鳴管
８４ 第２の内側キャップ
８５ 高温表面
８６ 低温表面
８７ バーナー開口部
８８ ネックリング
８９ 共鳴管
９０ 円周方向
９２ 下流側軸方向
９３ 上流側軸方向
９４ 半径方向
９５ 閉鎖端部
９６ 開放端部
９７ ダンパーチャンバ
９８ 第１の減衰容積部
９９ 第２の減衰容積部
１００ 支持プレート
１０２ プレナカバー
１０３ 第１のネック部分
１０４ 第２のネック部分
１０５ セパレータ
１０６ フランジ付き環状部分
１０８ 管状部分
１１０ 開放端部キャップ
１１２ 閉鎖端部キャップ
１１４ 冷却空気ポート
１１６ 切り欠き部
１２０ スウォズル
１２２ 燃焼器軸
１２４ パージ孔
１２６ 燃焼器冷却チャンバ

Claims (10)

  1. ガスタービンエンジン（１０）の燃焼器（２０）内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システム（８０）であって、当該減衰システム（８０）が、
    燃焼器（２０）ライナーを含む少なくとも１つの燃焼器（２０）と、
    前記少なくとも１つの燃焼器ライナー（８２）に配置された内側キャップ（８４）部分であって、高温表面（８５）、低温表面（８６）、前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのバーナー開口部（８７）、及び内部開口部（６８）を含んでいるとともに前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのネックリング（８８）を含む内側キャップ（８４）部分と、
    共鳴管ネックを含む少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）であって、前記少なくとも１つのネックリング（８８）と一体化され、前記少なくとも１つのネックリング（８８）から突出し、隣接するバーナー開口部（８７）の間に配置された少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）と
    を備えており、前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、半径方向（９４）の寸法が軸方向の寸法よりも小さくなるように構成されている、減衰システム（８０）。
  2. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、閉鎖端部（９５）と、ネック開口部（６８）を含む開放端部（９６）と、前記閉鎖端部（９５）と前記開放端部（９６）との間の少なくとも１つのチャンバ（９７）とを含み、前記少なくとも１つのチャンバ（９７）が、前記ネック開口部（６８）を通して、前記少なくとも１つの燃焼器（２０）の内部と流体連通する、請求項１に記載の減衰システム（８０）。
  3. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、少なくとも１つのパージ孔（１２４）を通して、燃焼器冷却チャンバ（１２６）と流体連通し、前記内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置された支持プレート（１００）をさらに含む、請求項２に記載の減衰システム（８０）。
  4. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、前記内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置されたプレナカバー（１０２）支持体をさらに含む、請求項２に記載の減衰システム（８０）。
  5. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、前記開放端部（９６）に近接する第１のネック部分（１０３）を含み、かつ第２のネック部分（１０４）と流体連通する第２の減衰容積部（９９）に結合された第１の減衰容積部（９８）と、前記第１のネック部分（１０３）を少なくとも部分的に囲むフランジ付き環状部分（１０６）とを含む、請求項２に記載の減衰システム（８０）。
  6. ガスタービンエンジン（１０）であって、当該ガスタービンエンジン（１０）が、
    圧縮機部（１２）と、
    前記圧縮機の下流に配置された燃焼部（１８）内に構成された燃焼器ライナー（８２）を含む少なくとも１つの燃焼器（２０）と、
    前記燃焼部（１８）の下流に配置されたタービン部（２２）と、
    前記少なくとも１つの燃焼器（２０）内のガス流の音圧振動を減衰させるための減衰システム（８０）と
    を備えており、前記減衰システム（８０）が、
    前記少なくとも１つの燃焼器（２０）に配置された内側キャップ（８４）部分であって、高温表面（８５）、低温表面（８６）、前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのバーナー開口部（８７）、及び内部開口部（６８）を含んでいるとともに前記低温表面（８６）から突出する少なくとも１つのネックリング（８８）を含む内側キャップ（８４）部分と、
    共鳴管ネックを含む少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）であって、前記少なくとも１つのネックリング（８８）と一体化され、前記少なくとも１つのネックリング（８８）から突出し、隣接するバーナー開口部（８７）の間に配置された少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）と
    を備えており、前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、半径方向（９４）の寸法が軸方向の寸法よりも小さくなるように構成されている、ガスタービンエンジン（１０）。
  7. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、閉鎖端部（９５）と、ネック開口部（６８）を含む開放端部（９６）と、前記閉鎖端部（９５）と前記開放端部（９６）との間の少なくとも１つのチャンバ（９７）とを含み、前記少なくとも１つのチャンバ（９７）が、前記ネック開口部（６８）を通して、前記少なくとも１つの燃焼器（２０）の内部と流体連通する、請求項６に記載のガスタービンエンジン（１０）。
  8. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、少なくとも１つのパージ孔（１２４）を通して、燃焼器冷却チャンバ（１２６）と流体連通し、前記内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置された支持プレート（１００）をさらに含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
  9. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、前記内側キャップ（８４）の上流の前記閉鎖端部（９５）に近接して配置されたプレナカバー（１０２）支持体をさらに含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
  10. 前記少なくとも１つの延長された共鳴管（８３）が、前記開放端部（９６）に近接する第１のネック部分（１０３）を含み、かつ第２のネック部分（１０４）と流体連通する第２の減衰容積部（９９）に結合された第１の減衰容積部（９８）と、前記第１のネック部分（１０３）を少なくとも部分的に囲むフランジ付き環状部分（１０６）とを含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
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