KR20210148971A - 연소 라이너 냉각 - Google Patents

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KR20210148971A
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앤드류 그래디 고드프리
크리스토퍼 폴 윌리스
데이빗 윌리엄 치흘라
데이빗 필립 포르지오
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

본원은, 연소기(16)의 고온 가스 경로를 적어도 부분적으로 획정하는 환형의 라이너(42)를 구비하는 연소기(16)에 관한 것이다. 유동 슬리브(54)가 상기 라이너(42)의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싼다. 상기 유동 슬리브(54)는, 상기 라이너와의 사이에 냉각 흐름 환형부(56)를 형성하도록 상기 라이너(42)로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 소용돌이 발생체(58)는, 상기 유동 슬리브(54)와 상기 라이너(42)의 사이에서 상기 냉각 흐름 환형부(56)를 통과하게 반경 방향으로 연장되어 있다. 가이드 베인(68)은, 상기 냉각 흐름 환형부(56) 내에 배치되어 있고, 상기 소용돌이 발생체(58)의 부근에서 상기 유동 슬리브(54)와 상기 라이너(42)의 사이에서 연장되어 있다.

Description

연소 라이너 냉각{COMBUSTION LINER COOLING}
본원에 개시된 대상은 가스 터빈용 연소기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원은 가스 터빈의 연소 라이너를 냉각하기 위한 시스템에 관한 것이다.
가스 터빈은 일반적으로 탄화수소 연료를 연소하고 질소의 산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO) 등과 같은 대기 오염 배출물을 생성한다. 가스 터빈에서의 분자 질소의 산화는, 연소기 내에 위치한 가스의 온도뿐만 아니라 연소기 내의 최고 온도 구역에 위치한 반응물의 체류 시간에 따라 좌우된다. 따라서, 가스 터빈에 의해 생성된 NOx의 양은, 연소기 온도를 NOx가 생성되는 온도보다 아래로 유지함으로써, 또는 연소기에서의 반응물의 체류 시간을 제한함으로써 감소될 수 있다.
연소기의 온도를 제어하기 위한 어느 한 기법은, 연소 전에 희박한 연료-공기 혼합물을 생성하기 위해, 연료 및 공기를 예혼합하는 것을 포함한다. 이러한 기법은 연료 주입의 다단화를 포함할 수 있는데, 여기서는 제1 연료-공기 혼합물이 연소기의 제1 또는 1차 연소 영역에 주입 및 점화되어 고에너지 연소 가스의 주 흐름을 생성하고, 제2 연료-공기 혼합물이, 반경방향으로 배향되어 있고 둘레 방향으로 이격되어 있는 복수의 연료 인젝터 또는 상기 1차 연소 영역의 하류측에 배치되어 있는 축방향 다단 연료 인젝터를 통해 주입되어 상기 고에너지 연소 가스의 주 흐름과 혼합된다. 축방향 다단 주입은, 이용 가능한 연료의 완전 연소 가능성을 높이고, 이에 따라 대기 오염 배출물이 줄어든다.
연소기의 작동 중에, 연소실을 형성하는 하나 이상의 라이너 또는 덕트 및/또는 연소기를 통과하는 고온 가스 경로를 냉각할 필요가 있다. 라이너 냉각은 통상적으로, 압축 공기 등과 같은 냉각 매체를 라이너와 이 라이너를 둘러싸는 유동 슬리브 및/또는 충돌 슬리브의 사이에 형성된 냉각 흐름 환형부 또는 흐름 통로를 통해 보냄으로써 달성된다. 그러나, 특정 구성에서, 축방향 다단 연료 인젝터 등과 같은 하나 이상의 소용돌이 발생체 또는 축방향 다단 연료 인젝터용 장착 보스 등과 같은 장착 하드웨어가, 냉각 흐름 환형부 내에 배치되어, 냉각 흐름 환형부를 통과하는 냉각 흐름을 방해한다. 각각의 소용돌이 발생체는, 그 바로 뒤에 또는 그로부터 하류측에 후류 구역을 형성하고, 그 결과 특히 후류 구역에서, 냉각 매체의 전반적인 냉각 효과가 줄어든다.
양태들과 이점들은 아래의 설명에서 이하에 제시되어 있거나, 아래의 설명으로부터 분명해질 수 있거나, 또는 실시를 통해 알게 될 수 있다.
본원의 일 실시형태는 연소기에 관한 것이다. 상기 연소기는, 연소기의 고온 가스 경로를 적어도 부분적으로 획정하는 환형의 라이너를 포함한다. 유동 슬리브는, 상기 라이너의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싼다. 상기 유동 슬리브는, 상기 라이너와의 사이에 냉각 흐름 환형부를 형성하도록 상기 라이너로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 소용돌이 발생체는, 상기 유동 슬리브와 상기 라이너의 사이에서 상기 냉각 흐름 환형부를 통과하게 반경 방향으로 연장되어 있다. 가이드 베인은, 상기 냉각 흐름 환형부 내에 배치되어 있고, 상기 소용돌이 발생체의 부근에서 상기 유동 슬리브와 상기 라이너의 사이에서 연장되어 있다.
본원의 다른 실시형태는 연소기에 관한 것이다. 상기 연소기는, 연소기의 고온 가스 경로를 적어도 부분적으로 획정하는 환형의 라이너를 포함한다. 유동 슬리브는, 상기 라이너의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싼다. 상기 유동 슬리브는, 상기 라이너와의 사이에 냉각 흐름 환형부를 형성하도록 상기 라이너로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 소용돌이 발생체는, 상기 유동 슬리브와 상기 라이너의 사이에서 상기 냉각 흐름 환형부를 통과하게 반경 방향으로 연장되어 있다. 복수의 가이드 베인은 상기 냉각 흐름 환형부 내에 배치되어 있다. 상기 복수의 가이드 베인의 각각의 가이드 베인은, 상기 소용돌이 발생체의 부근에서 상기 유동 슬리브와 상기 라이너의 사이에서 연장되어 있다.
다른 실시형태는 가스 터빈 기관을 포함한다. 상기 가스 터빈 기관은 압축기, 터빈, 및 상기 압축기의 하류측에 그리고 상기 터빈의 상류측에 배치된 연소기를 포함한다. 상기 연소기는, 연소기의 고온 가스 경로를 적어도 부분적으로 획정하는 환형의 라이너를 포함한다. 유동 슬리브는 상기 라이너의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싸고 있고, 유동 슬리브는 상기 라이너와의 사이에 냉각 흐름 환형부를 형성하도록 상기 라이너로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 소용돌이 발생체는, 상기 유동 슬리브와 상기 라이너의 사이에서 상기 냉각 흐름 환형부를 통과하게 반경 방향으로 연장되어 있다. 적어도 하나의 가이드 베인은, 상기 냉각 흐름 환형부 내에 배치되어 있고, 상기 소용돌이 발생체의 부근에서 상기 유동 슬리브와 상기 라이너의 사이에서 연장되어 있다.
당업자는 명세서의 검토시에, 상기한 실시형태 및 다른 실시형태의 특징 및 양태를 보다 잘 인식할 것이다.
당업자에 대한 최적의 모드를 포함하는 여러 실시형태들의 완전하고 실시 가능한 개시는, 첨부 도면들에 대한 참조를 포함하여, 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 제시된다:
도 1은 본원의 여러 실시형태들을 포함할 수 있는 예시적인 가스 터빈의 기능 블록 선도이고;
도 2는 본원의 여러 실시형태들을 포함할 수 있는 예시적인 연소기의 간소화된 단면 측면도이며;
도 3은 본원의 적어도 하나의 실시형태에 따른 라이너 및 유동 슬리브를 포함하는 연소기의 일부분의 상류측 단면도이고;
도 4는 본원의 적어도 하나의 실시형태에 따른, 도 3에 도시된 바와 같은 유동 슬리브의 평면도이며;
도 5는 본원의 적어도 하나의 실시형태에 따른, 도 4에 도시된 바와 같은 유동 슬리브의 사시 저면도이고;
도 6은 적어도 하나의 실시형태에 따른 연소기의 라이너와 유동 슬리브의 사이에 형성된 냉각 환형부를 통한 냉각 흐름을 보여주는 흐름 개요도이다.
이제, 본원의 실시형태들에 관하여 상세하게 언급이 이루어질 것인데, 이들 실시형태의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시되어 있다. 상세한 설명에서는, 도면의 특징부들을 언급하기 위해 숫자 및 문자 부호를 이용한다. 도면들과 설명에서 유사하거나 비슷한 부호는 본원의 유사하거나 비슷한 부분을 나타내기 위해 사용되었다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "제1", "제2" 및 "제3"은 개개의 구성요소의 위치 또는 중요도를 나타내려는 것이 아니라, 어느 한 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 교환 가능하게 사용될 수 있다. 용어 "상류" 및 "하류"는 유체 경로에서의 유체 흐름에 대하여 상대적인 방향을 나타낸다. 예를 들어, "상류"는 유체가 흘러나오는 방향을 나타내고, "하류"는 유체가 흘러가는 방향을 나타낸다. 용어 "반경방향으로"는 특정 구성요소의 축 중심선에 대해 실질적으로 수직한 상대적인 방향을 나타내고, 용어 "축방향으로"는 특정 구성요소의 축 중심선에 대해 실질적으로 평행한 및/또는 동축 관계로 정렬된 상대적인 방향을 나타내며, 용어 "둘레 방향으로"는 특정 구성요소의 축 중심선 둘레로 연장되는 상대적인 방향을 나타낸다.
본원에 사용된 용어는, 단지 특정 실시형태를 기술하기 위한 것이며, 제한하려는 의도는 없다. 본원에 사용되고 있는 바와 같이, 단수 형태의 부정관사 및 정관사는, 별도로 문맥에서 명확히 지시하고 있지 않으면, 복수 형태도 또한 포함하는 것으로 의도되어 있다. 또한, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은, 본원에서 사용될 때, 명시된 특징, 정수, 단계, 작업, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작업, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는 것으로 이해될 것이다.
각 예는 한정하려는 것이 아니라 설명하려는 것으로 제공된다. 실제로, 본 발명의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고서도 수정 및 변형이 실시될 수 있다는 것이, 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 일 실시형태의 일부분으로서 예시되거나 기술된 특징부들은, 또 다른 실시형태를 만들어내기 위해 다른 실시형태들에 사용될 수 있다. 따라서, 본원은 첨부된 청구범위의 범위 안에 있는 이러한 수정 및 변형과 그 균등물을 커버하는 것으로 되어 있다. 본원의 예시적인 실시형태들은 일반적으로 예시를 목적으로 지상 기반의 발전 가스 터빈용 연소기의 맥락에서 기술될 것이지만, 당업자라면 본원의 실시형태들이 터보 기계용의 임의의 유형 또는 타입의 연소기에 적용될 수 있고, 청구범위에 구체적으로 언급되지 않는 한, 지상 기반의 발전 가스 터빈용 연소기 또는 연소 시스템에 국한되지 않는다는 것을 쉽게 인지할 것이다.
이제 도면들을 참조해 보면, 도 1은 예시적인 가스 터빈(10)의 개략도를 보여준다. 가스 터빈(10)은 일반적으로, 입구 섹션(12), 입구 섹션(12)의 하류측에 배치된 압축기(14), 압축기(14)의 하류측에 배치된 적어도 하나의 연소기(16), 연소기(16)의 하류측에 배치된 터빈(18), 및 터빈(18)의 하류측에 배치된 배기 섹션(20)을 포함한다. 추가적으로, 가스 터빈(10)은 압축기(14)를 터빈(18)에 연결하는 하나 이상의 샤프트(22)를 포함할 수 있다.
작동 중에, 공기(24)는 입구 섹션(12)을 통과하여 그리고 압축기(14)에 흘러 들어가고, 이 압축기에서 공기(24)가 점진적으로 압축되며, 이에 따라 압축된 공기(26)가 연소기(16)에 제공된다. 압축된 공기(26)의 적어도 일부분이 연소기(16) 내에서 연료(28)와 혼합되고 연소되어 연소 가스(30)를 생성한다. 연소 가스(30)는 연소기(16)에서부터 터빈(18)에 흘러 들어가고, 이 터빈에서 (운동 및/또는 열) 에너지가 연소 가스(30)에서부터 로터 블레이드(도시 생략)로 전달되며, 이에 따라 샤프트(22)가 회전하게 된다. 이때, 기계적인 회전 에너지는, 압축기(14)에 동력을 공급하는 것 및/또는 전기를 발생시키는 것 등과 같은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 그 후에, 터빈(18)에서 나오는 연소 가스(30)는, 배기 섹션(20)을 통해 가스 터빈(10)으로부터 배기될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연소기(16)는 압축기 토출 케이싱 등과 같은 외부 케이싱(32)으로 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 외부 케이싱(32)은, 연소기(16)의 여러 구성요소를 적어도 부분적으로 둘러싸는 고압 플레넘(34)을 적어도 부분적으로 형성할 수 있다. 고압 플레넘(34)은, 압축된 공기(26)를 압축기로부터 수용하도록, 압축기(14)(도 1)와 유체 연통되어 있을 수 있다. 단부 커버(36)가 외부 케이싱(32)에 연결될 수 있다. 특정 실시형태에서, 외부 케이싱(32) 및 단부 커버(36)는, 연소기(16)의 헤드 단부 공간 또는 부분(38)을 적어도 부분적으로 획정할 수 있다. 특정 실시형태에서, 헤드 단부 부분(38)은 고압 플레넘(34) 및/또는 압축기(14)와 유체 연통되어 있다.
연료 노즐(40)은 단부 커버(36)의 축방향 하류측으로 연장된다. 하나 이상의 환형의 라이너 또는 덕트(42)는, 제1 연료-공기 혼합물을 연소시키기 위한 1차 또는 제1 연소 또는 반응 영역(44)을 적어도 부분적으로 형성할 수 있고, 및/또는 연소기(16)의 축 중심선(48)에 대하여 제1 연소 영역(44)의 축방향 하류측에 형성된 2차 연소 또는 반응 영역(46)을 적어도 부분적으로 형성할 수 있다. 라이너(42)는 적어도 부분적으로, 1차 연료 노즐(들)(40)에서부터 터빈(18)(도 1)의 입구(52)까지의 고온 가스 경로(50)를 획정한다. 적어도 하나의 실시형태에서, 라이너(42)는 테이퍼부 또는 전이부를 포함하도록 형성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 라이너(42)는 단일의 또는 연속적인 본체로 형성될 수 있다. 유동 또는 충돌 슬리브(54)가 상기 라이너(42)의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싼다. 상기 유동 슬리브(54)는, 상기 라이너와의 사이에 냉각 흐름 환형부(56)를 형성하도록 상기 라이너(42)로부터 반경 방향으로 이격되어 있다.
도 3은 예시적인 유동 슬리브(54)의 일부분과 예시적인 라이너(42)의 일부분을 포함하는 연소기(16)의 일부분의 상류측 단면도를 제공한다. 적어도 하나의 실시형태에서, 적어도 하나의 소용돌이 발생체(58)가 냉각 흐름 환형부(56) 내에서 라이너(42)와 유동 슬리브(54)의 사이에서 반경 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시형태에서, 소용돌이 발생체(58)는 냉각 흐름 환형부(56) 내에서 라이너(42)와 유동 슬리브(56)의 사이에서 반경 방향으로 연장되는 보스 또는 스트럿(60)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 소용돌이 발생체(58)는 냉각 흐름 환형부(56) 내에서 라이너(42)와 유동 슬리브(56)의 사이에서 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 연료 인젝터(62)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 보스 또는 스트럿(60)은 연료 인젝터(62)를 장착 또는 지지하는 데 사용될 수 있다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 연료 인젝터(들)(62)는 축방향 다단 연료 주입 시스템(64)의 부분일 수 있다. 축방향 다단 연료 주입 시스템(64)의 연료 인젝터(들)(62)는 축 중심선(48)에 대해 1차 연료 노즐(들)(40)로부터 축방향으로 다단화되어 있거나 이격되어 있다. 연료 인젝터(들)(62)는 1차 연료 노즐(들)(40)의 하류측에 그리고 터빈(18)에 대한 입구(52)의 상류측에 배치된다. 다수의 연료 인젝터(62)[2개, 3개, 4개, 5개, 또는 더 많은 수의 연료 인젝터(62)를 포함]가 단일 연소기(16)에 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 연료 인젝터(62)는 둘레 방향(66)에 대해 라이너(42)의 주위에 둘레 방향으로 이격될 수 있다.
간결한 설명을 위해, 축방향 다단 연료 주입 시스템(64)은, 1차 연소 영역(44)의 하류측의, 단일 스테이지 또는 공통의 축면(軸面)에, 복수의 연료 인젝터(62)를 구비하는 것으로 본원에 나타내어져 있고 예시되어 있다. 그러나, 축방향 다단 연료 주입 시스템(64)은 축방향으로 이격되어 있는 2개의 연료 인젝터(62)의 단을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 제1 연료 인젝터의 세트와 제2 연료 인젝터의 세트가, 라이너(42) 및 유동 슬리브(54)를 따라서 서로 축방향으로 이격될 수 있다.
도 4는 적어도 하나의 실시형태에 따른, 도 3에 도시된 바와 같은 유동 슬리브(54)의 일부분의 간소화된 단면 측면도이다. 도 5는 적어도 하나의 실시형태에 따른, 도 3에 도시된 바와 같은 유동 슬리브(54)의 저면도이다. 적어도 하나의 실시형태에서는, 도 3, 도 4 및 도 5에 종합적으로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 가이드 베인(68)은, 냉각 흐름 환형부(56) 내에 배치되어 있고, 소용돌이 발생체(58)의 부근에서 유동 슬리브(54)와 라이너(42)의 사이에서 연장되어 있다. 적어도 하나의 실시형태에서는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 가이드 베인(68)은 유동 슬리브(54)를 통과해 냉각 흐름 환형부(56)의 안으로 반경 방향으로 연장되어 있다. 적어도 하나의 실시형태에서는, 적어도 하나의 가이드 베인(68)은 유동 슬리브(54)에 고정적으로 연결되어 있다. 예를 들어, 가이드 베인(68)은 유동 슬리브(54)에 납땜, 용접, 볼트 결합, 또는 그 밖의 방식으로 적절하게 부착될 수 있다. 일 실시형태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 가이드 베인(68)은 각각의 가이드 베인(68)을 유동 슬리브(54) 및/또는 냉각 흐름 환형부(56)와 정렬시키기 위한 탭(70)을 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 가이드 베인(68)은 리딩 에지(72), 트레일링 에지(74) 및 이들 에지 사이에서 연장되는 압력 측벽(75)을 포함하는 에어 포일 또는 굴곡 형상을 갖는다. 일 실시형태에서는, 트레일링 에지(74)는 리딩 에지(72)로부터 하류측에 배치될 수 있고 축방향으로 이격될 수 있다. 일 실시형태에서는, 리딩 에지(72)는 둘레 방향(66)에 대해 소용돌이 발생체(58)로부터 둘레 방향으로 오프셋될 수 있다. 일 실시형태에서는, 적어도 하나의 가이드 베인(68)의 리딩 에지(72)는, 도 5에서 화살표 76으로 표시된 바와 같이, 냉각 흐름 환형부(56)를 통해 흐르는 냉각 매체의 흐름 방향에 대하여, 소용돌이 발생체(58)의 상류측 단부의 하류측에 배치되거나 축방향으로 오프셋될 수 있다.
적어도 하나의 실시형태에서, 도 3과 도 5에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 연소기(16)는 냉각 흐름 환형부(56) 내에 배치된 복수의 가이드 베인(68)을 포함한다. 복수의 가이드 베인(68)의 각각의 가이드 베인(68)은, 소용돌이 발생체(58)의 부근에서 유동 슬리브(54)와 라이너(42)의 사이에서 연장된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 소용돌이 발생체(58)는 인젝터 보스(60) 또는 연료 인젝터(62)를 포함할 수 있다. 복수의 가이드 베인(68) 중의 적어도 하나의 가이드 베인(68)은 유동 슬리브(54)에 고정적으로 연결될 수 있다. 복수의 가이드 베인(68) 중의 적어도 하나의 가이드 베인(68)은 유동 슬리브(54)를 통과해 냉각 흐름 환형부(56)의 안으로 반경 방향으로 연장될 수 있다.
여러 실시형태에서, 복수의 가이드 베인(68)의 각각의 가이드 베인(68)은 리딩 에지(72)와 리딩 에지(72)의 하류측에 배치된 트레일링 에지(74)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 복수의 가이드 베인(68) 중의 적어도 하나의 가이드 베인(68)의 리딩 에지(72)는 둘레 방향(66)에 대해 소용돌이 발생체(58)로부터 둘레 방향으로 오프셋되어 있다. 적어도 하나의 실시형태에서는, 복수의 가이드 베인(68) 중의 적어도 하나의 가이드 베인(68)의 리딩 에지(72)는, 소용돌이 발생체(58)의 하류측 단부 또는 부분(78)의 상류측에 배치되어 있고, 각각의 가이드 베인(68)의 트레일링 에지(74)는 냉각 매체(76)의 흐름 방향에 대하여 소용돌이 발생체(58)의 하류측 단부(78)의 하류측에 배치되어 있다. 일 실시형태에서, 복수의 가이드 베인(68) 중의 적어도 하나의 가이드 베인(68)의 리딩 에지(72) 및 트레일링 에지(74)는, 냉각 매체(76)의 흐름 방향에 대하여 소용돌이 발생체(58)의 상류측 단부의 하류측에 배치되어 있다.
일 실시형태에서, 복수의 가이드 베인(68)은 제1 가이드 베인(168)의 서브 세트와 제2 가이드 베인(268)의 서브 세트를 포함한다. 제2 가이드 베인(268)의 서브 세트는, 냉각 흐름 환형부(56) 내에서 축 중심선(48)에 대해 제1 가이드 베인(168)의 서브 세트로부터 축방향으로 오프셋되어 있다. 일 실시형태에서, 제1 가이드 베인(168)의 서브 세트는 둘레 방향으로 이격되어 있는 한 쌍의 가이드 베인[168(a), 168(b)]을 포함하며, 제2 가이드 베인(268)의 서브 세트는 둘레 방향으로 이격되어 있는 한 쌍의 가이드 베인[268(a), 268(b)]을 포함한다. 특정 실시형태들에서, 소용돌이 발생체(58)는 둘레 방향으로 이격되어 있는 제1 가이드 베인(168)의 서브 세트의 쌍 사이에 배치되어 있다.
도 6은 연소기(16)의 작동 중에, 냉각 흐름 환형부의 일부분의 흐름 개요도를 제공한다. 작동 중에, 냉각 매체(76)의 흐름은 소용돌이 발생체(58) 또는 소용돌이 발생체들(58)의 상류측에서 냉각 흐름 환형부(56)에 들어간다. 냉각 매체(76)는 라이너(42)에 대해 전도 냉각, 대류 냉각, 및/또는 충돌 냉각을 제공한다. 냉각 매체(76)가 각각의 소용돌이 본체(58)에 부딪힐 때, 각각의 후류 구역(80)이 각각의 소용돌이 본체(58)의 바로 하류측에 형성되어 있다. 가이드 베인(68) 또는 가이드 베인들[168(a), 168(b) 및 268(a), 268(b)]은 각각의 소용돌이 발생체(58)의 주위에서 이동하는 운동량이 높은 냉각 매체 흐름의 방향을 후류쪽으로 전환시키고, 이에 따라 상기 전환이 없는 경우에 각각의 소용돌이 발생체(58)에 의해 생성되는 후류와 연관되어 있는 잠재적으로 부정적인 냉각 효과가 감소되거나 없어진다. 그 결과, 각각의 소용돌이 발생체(58)에 그리고 바로 하류측에 과열점 또는 과열 줄무늬가 형성될 가능성이 감소되거나 없어지고, 이에 따라 라이너(42)의 열적 성능 및 기계적 성능이 향상된다.
본 명세서는, 본 발명을 가장 바람직한 유형을 포함해 개시하고, 임의의 당업자가 개시된 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위해, 실시예를 사용하고 있는데, 상기 실시예에는 임의의 디바이스 또는 시스템을 제작하고 사용하는 것과, 임의의 수반되는 방법을 행하는 것 등이 있다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정해지며, 당업자에게 떠오르는 다른 실시예들도 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들은, 청구범위의 문자 그대로의 표현과 다르지 않은 구조 요소를 포함한다면, 또는 청구범위의 문자 그대로의 표현과 실질적으로 차이가 없는 등가의 구조 요소를 갖는다면, 청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 되어 있다.

Claims (11)

  1. 연소기(16)로서:
    연소기(16)의 고온 가스 경로를 적어도 부분적으로 획정하는 환형의 라이너(42);
    상기 라이너(42)의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싸고 있는 유동 슬리브(54)로서, 상기 라이너와의 사이에 냉각 흐름 환형부(56)를 형성하도록 상기 라이너(42)로부터 반경 방향으로 이격되어 있는 것인 유동 슬리브(54);
    상기 유동 슬리브(54)와 상기 라이너(42)의 사이에서 상기 냉각 흐름 환형부(56)를 통과하게 반경 방향으로 연장되어 있는 소용돌이 발생체(58); 및
    상기 소용돌이 발생체(58)의 부근에서 상기 냉각 흐름 환형부(56) 내에 배치되어 있고, 상기 유동 슬리브(54)와 상기 라이너(42)의 사이에서 반경 방향으로 연장되어 있는 가이드 베인(68)
    을 포함하고,
    상기 가이드 베인(68)은 제1 가이드 베인과 제2 가이드 베인을 포함하고,
    상기 제1 가이드 베인은 리딩 에지와 그 리딩 에지의 하류측에 배치된 트레일링 에지를 포함하고, 상기 제1 가이드 베인의 리딩 에지는 상기 소용돌이 발생체(58)의 상류측 단부의 하류측에 배치되어 있으며,
    상기 제2 가이드 베인은 리딩 에지와 그 리딩 에지의 하류측에 배치된 트레일링 에지를 포함하고, 상기 제2 가이드 베인의 리딩 에지는 상기 소용돌이 발생체(58)의 하류측 단부의 상류측이자 상기 소용돌이 발생체(58)의 상류측 단부의 하류측에 배치되며, 상기 제2 가이드 베인의 트레일링 에지는 상기 소용돌이 발생체(58)의 하류측 단부의 하류측에 배치되며,
    상기 제2 가이드 베인은 상기 제1 가이드 베인의 축방향으로 상류에 있는 것인 연소기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소용돌이 발생체(58)는 인젝터 보스(60) 또는 연료 인젝터(62) 중의 어느 하나인 것인 연소기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가이드 베인(68)은 상기 유동 슬리브(54)에 고정적으로 연결되어 있는 것인 연소기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드 베인 및 상기 제2 가이드 베인의 리딩 에지는 둘레 방향으로 상기 소용돌이 발생체(58)로부터 오프셋되어 있는 것인 연소기.
  5. 연소기(16)로서:
    연소기(16)의 고온 가스 경로를 적어도 부분적으로 획정하는 환형의 라이너(42);
    상기 라이너(42)의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싸고 있는 유동 슬리브(54)로서, 상기 라이너와의 사이에 냉각 흐름 환형부(56)를 형성하도록 상기 라이너(42)로부터 반경 방향으로 이격되어 있는 것인 유동 슬리브(54);
    상기 유동 슬리브(54)와 상기 라이너(42)의 사이에서 상기 냉각 흐름 환형부(56)를 통과하게 반경 방향으로 연장되어 있는 소용돌이 발생체(58); 및
    상기 냉각 흐름 환형부(56) 내에 배치되어 있는 복수의 가이드 베인(68)으로서, 복수의 가이드 베인(68)의 각각의 가이드 베인(68)은 상기 소용돌이 발생체(58)의 부근에서 상기 유동 슬리브(54)와 상기 라이너(42)의 사이에서 연장되어 있고, 복수의 가이드 베인(68)의 각각의 가이드 베인(68)은 리딩 에지(72)와 상기 리딩 에지(72)의 하류측에 배치된 트레일링 에지(74)를 포함하는 것인, 복수의 가이드 베인(68)
    을 포함하고,
    상기 복수의 가이드 베인은 제1 가이드 베인 및 제2 가이드 베인을 포함하고, 상기 제2 가이드 베인의 리딩 에지는 상기 소용돌이 발생체(58)의 하류측 단부의 상류측이자 상기 소용돌이 발생체(58)의 상류측 단부의 하류측에 배치되어 있고, 적어도 하나의 가이드 베인의 트레일링 에지는 상기 소용돌이 발생체(58)의 하류측 단부의 하류측에 배치되어 있으며,
    상기 제2 가이드 베인은 상기 제1 가이드 베인의 축방향으로 상류에 있는 것인 연소기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 소용돌이 발생체(58)는 인젝터 보스(60) 또는 연료 인젝터(62) 중의 어느 하나인 것인 연소기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 복수의 가이드 베인(68) 중의 적어도 하나의 가이드 베인(68)은 상기 유동 슬리브(54)에 고정적으로 연결되어 있는 것인 연소기.
  8. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 가이드 베인(68)의 리딩 에지(72)는 둘레 방향으로 상기 소용돌이 발생체(58)로부터 오프셋되어 있는 것인 연소기.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제1 가이드 베인(68)의 리딩 에지(72) 및 트레일링 에지(74)는 상기 소용돌이 발생체(58)의 상류측 단부의 하류측에 배치되어 있는 것인 연소기.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1 가이드 베인(68)은 제1 가이드 베인(68)의 서브 세트를 포함하고, 상기 제2 가이드 베인(68)은 제2 가이드 베인(68)의 서브 세트를 포함하며,
    상기 제2 가이드 베인(68)의 서브 세트는 상기 냉각 흐름 환형부(56) 내에서 상기 제1 가이드 베인(68)의 서브 세트로부터 축방향으로 오프셋되어 있는 것인 연소기.
  11. 제5항에 있어서, 상기 제1 가이드 베인(68)은 제1 가이드 베인(68)의 서브 세트를 포함하고, 상기 제2 가이드 베인(68)은 제2 가이드 베인(68)의 서브 세트를 포함하며,
    상기 제1 가이드 베인(68)의 서브 세트는 둘레 방향으로 이격되어 있는 한 쌍의 가이드 베인(68)을 포함하며, 제2 가이드 베인(68)의 서브 세트는 둘레 방향으로 이격되어 있는 한 쌍의 가이드 베인(68)을 포함하고, 상기 소용돌이 발생체(58)는 상기 제1 가이드 베인(68)의 서브 세트의 상기 둘레 방향으로 이격되어 있는 한 쌍의 가이드 베인(68)의 사이에 배치되어 있는 것인 연소기.
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