JP2015206325A - gas turbine engine - Google Patents

gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
JP2015206325A
JP2015206325A JP2014088544A JP2014088544A JP2015206325A JP 2015206325 A JP2015206325 A JP 2015206325A JP 2014088544 A JP2014088544 A JP 2014088544A JP 2014088544 A JP2014088544 A JP 2014088544A JP 2015206325 A JP2015206325 A JP 2015206325A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
outer housing
compressor
turbine
housing portion
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2014088544A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
純一 佐山
Junichi Sayama
純一 佐山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2014088544A priority Critical patent/JP2015206325A/en
Publication of JP2015206325A publication Critical patent/JP2015206325A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce bolt fastening for assembly of components constituting a housing and various constituents mounted on the components as much as possible, in a gas turbine engine.SOLUTION: A gas turbine engine has an outline housing portion on a compressor side and a substantially cylindrical outline housing portion on a turbine side. In the gas turbine engine, the end surfaces of the two outline housing portions are fastened by V band coupling and forces in directions of approaching each other are applied, and thereby the inside wall surface of the first outline housing portion and the inside wall surface of the second outline housing portion presses and holds a compressor/diffuser, an inside housing carrying a bearing holding a rotational shaft, and a turbine/nozzle.

Description

本発明は、ガスタービンエンジンに係り、より詳細には、ガスタービンエンジンのハウジングの構造に係る。   The present invention relates to a gas turbine engine, and more particularly, to a housing structure of a gas turbine engine.

ガスタービンエンジンは、典型的には、回転軸線上に構成されたコンプレッサとタービンと、その回転軸線と同軸上に円環状の燃焼器とを有し、その作動に於いては、コンプレッサにてその回転軸の回転によって吸入された空気が圧縮され、圧縮空気が燃焼器に入って燃焼されて高温ガス流となり、高温ガス流によってコンプレッサの回転軸と連結又は一体のタービンの回転軸が回転され、その回転エネルギーが出力として得られ、その一部が吸入空気の圧縮のために費やされる。かかるガスタービンエンジンの実際の構成に於いては、回転軸にはコンプレッサのインペラ、タービンロータベーンといった回転軸とともに回転する構成が形成され、その回転体を回転方向に囲繞するように、軸受を介して、燃焼器、コンプレッサのディフューザ、タービン・ノズル、タービンステータ、といった固定された種々の構成が設けられ、更に、それらの構造は、全体的に外郭ハウジングに覆われている。   A gas turbine engine typically includes a compressor and a turbine configured on a rotation axis, and an annular combustor coaxial with the rotation axis. The air sucked by the rotation of the rotating shaft is compressed, the compressed air enters the combustor and burns to become a high temperature gas flow, and the high temperature gas flow rotates the rotating shaft of the turbine connected to or integrated with the rotating shaft of the compressor, The rotational energy is obtained as output, and part of it is spent for compressing the intake air. In the actual configuration of such a gas turbine engine, the rotating shaft is configured to rotate with a rotating shaft such as a compressor impeller and a turbine rotor vane, and the rotating body is surrounded by a bearing so as to surround the rotating body in the rotating direction. In addition, various fixed configurations such as a combustor, a compressor diffuser, a turbine nozzle, and a turbine stator are provided, and these structures are entirely covered by an outer housing.

上記の如きガスタービンエンジンの構造に於いて、外郭ハウジングと、内部に於いて、軸受、コンプレッサのディフューザ、タービン・ノズルといった構造を位置決めし固定する内部ハウジングは、典型的には、構造上、少なくとも3〜4点以上に分割された部品から成っており、エンジン組立体として構成する場合には、分割された部品は、ボルトなどによって締結される。例えば、特許文献1に於いては、ガスタービンに於いて、コンプレッサディフユーザ、タービン・ノズル、外郭のハウジングがボルトにより組み付けられる構成が記載されている。   In the structure of a gas turbine engine as described above, the outer housing and the inner housing for positioning and fixing the structure such as the bearing, the diffuser of the compressor, and the turbine nozzle are typically at least structurally. It consists of parts divided into 3 to 4 or more points. When the engine assembly is configured, the divided parts are fastened by bolts or the like. For example, Patent Document 1 describes a configuration in which a compressor differential user, a turbine nozzle, and an outer housing are assembled with bolts in a gas turbine.

特開平6−330764JP-A-6-330764 実開昭59−32131Shokai 59-32131

上記の如きガスタービンエンジンのハウジングを構成する複数の部品とそこに装着される種々の構成要素は、既に触れたように、ボルトにより互いに締結されるのが一般的ある。しかし、ボルトによる締結は、部品点数及び(ボルト締めのための)組み付け工数の増加を招き、コスト増加の要因にもなっている。即ち、ボルトによる締結のためには、勿論、多数のボルトそのものが必要となり、また、ボルト締結のためのフランジ面の形成、ネジ穴加工などの工程が必要となり、工数とコスト増加の原因となる。また、フランジ面とボルトの数が増え、更にボルト締結のための工具が進入でき、組み付け操作のできるスペースも必要となり、このことは、エンジンのサイズと重量の増加の要因ともなる。特に、小型のエンジンの場合には、原価の中で、ボルトの組み付け工数、(ボルト孔などの)加工工数の締める割合が相対的に大きくなるので、労力と費用の面で非効率的である。更に、フランジ面などの、組み付け合わせ面をボルトで締結する構造の場合、高温・高圧ガスに曝される部位の歪みによって、隙間が生成されると、燃焼ガス、潤滑材の洩れなどの不具合も発生し得る。従って、できるだけ、ボルト締結を使わないで、組み付けができる構造が望まれていた。   As described above, a plurality of parts constituting the gas turbine engine housing and various components mounted thereon are generally fastened to each other by bolts. However, fastening with bolts leads to an increase in the number of parts and assembly man-hours (for bolting), which also causes an increase in cost. That is, of course, a large number of bolts are necessary for fastening with bolts, and a process such as formation of a flange surface and screw hole processing for bolt fastening is necessary, which increases man-hours and costs. . In addition, the number of flange surfaces and bolts is increased, and a tool for fastening bolts can be entered, and a space for assembling operation is also required, which causes an increase in the size and weight of the engine. In particular, in the case of a small engine, the ratio of tightening bolts and the number of processing steps (such as bolt holes) in the cost is relatively large, which is inefficient in terms of labor and cost. . Furthermore, in the case of a structure in which the assembly surface such as a flange surface is fastened with bolts, if a gap is generated due to distortion of a part exposed to high temperature / high pressure gas, problems such as leakage of combustion gas and lubricant may occur. Can occur. Accordingly, a structure that can be assembled without using bolt fastening as much as possible has been desired.

かくして、本発明の一つの課題は、上記の如きガスタービンエンジンに於いて、ハウジングを構成する複数の部品とそこに装着される種々の構成要素の組み付けにボルト締結をできるだけ少なくする新規な構成を提供することである。   Thus, one object of the present invention is to provide a novel configuration that minimizes bolt fastening in assembling a plurality of components constituting the housing and various components mounted thereon in the gas turbine engine as described above. Is to provide.

ところで、一般に、二つの円筒状の部材をそれらの軸方向に連結する手法として、「Vバンド・カップリング」と称される手法が知られている。Vバンド・カップリングに於いては、端的に述べれば、二つの円筒状部材の貼り合わせる端の周囲に放射方向に厚みが漸減するフランジ部を設け、その二つの円筒状部材のフランジ部を互いに貼り合わせた状態で、略V字形状の断面の溝を長さ方向に沿って有するバンド(Vバンド)が、貼り合わされた二つのフランジ部上に略V字形状の溝が嵌装されるように、二つの円筒状部材の端部の周囲に巻きつけられる。そして、Vバンドの締め付けをきつく締めるほど、フランジ部が略V字形状溝の幅の狭い部分に入り込み、これにより、二つの円筒状部材が互いに締結されることとなる。例えば、特許文献2には、ターボチャージャにおいて、コンプレッサとタービンと間の軸受を囲繞するセンタハウジングと、タービンハウジングとがVバンド・カップリングにより締結される構成が開示されている。Vバンド・カップリングは、ボルト締結を利用せず、二つの円筒状部材を連結するのに有利に用いることができる。本発明に於いては、かかる知見が利用される。   By the way, generally, a technique called “V-band coupling” is known as a technique for connecting two cylindrical members in their axial directions. In the V-band coupling, in short, a flange portion having a thickness gradually decreasing in the radial direction is provided around the end where two cylindrical members are bonded, and the flange portions of the two cylindrical members are connected to each other. A band (V band) having a groove with a substantially V-shaped cross section along the length direction in a state of being bonded together so that the substantially V-shaped groove is fitted on two bonded flange portions. Are wound around the ends of the two cylindrical members. Then, as the tightening of the V band is tightened, the flange portion enters the narrow portion of the substantially V-shaped groove, whereby the two cylindrical members are fastened together. For example, Patent Document 2 discloses a configuration in which a center housing that surrounds a bearing between a compressor and a turbine and a turbine housing are fastened by V-band coupling in a turbocharger. V-band couplings can be advantageously used to connect two cylindrical members without using bolt fastening. Such knowledge is used in the present invention.

本発明によれば、上記の課題は、ガスタービンエンジンであって、コンプレッサを囲繞してタービンの位置へ向かって延在する略円筒状の第一の外郭ハウジング部分と、タービンと燃焼器を囲繞してコンプレッサの位置へ向かって延在し第一の外郭ハウジング部分の端面と対向する端面を有する略円筒状の第二の外郭ハウジング部分とを有し、第一の外郭ハウジング部分の端面とそれに対向する第二の外郭ハウジング部分の端面とがVバンド・カップリングにより締結されてそれらの二つの端面に互いに近接する方向の力が与えられることにより、第一の外郭ハウジング部分の回転軸の軸線方向に略垂直な方向に延在する内側壁面と第一の外郭ハウジング部分の内側壁面に対向した第二の外郭ハウジング部分の内側壁面とが、第一の外郭ハウジング部分と第二の外郭ハウジング部分との内部に於いて二つの内側壁面の間にて回転軸の軸線方向に沿って順に配置されたコンプレッサのディフューザと、コンプレッサとタービンとの間にて共通の回転軸を回転可能に保持する軸受を担持する内部ハウジングと、タービンのノズルとを、回転軸の軸線方向の両側から押圧し狭持することを特徴とするガスタービンエンジンによって達成される。   According to the present invention, the above-described problem is a gas turbine engine that surrounds a compressor and a first cylindrical outer housing portion that extends toward the position of the turbine, and a turbine and a combustor. A second outer housing portion having a substantially cylindrical shape extending toward the compressor and having an end surface facing the end surface of the first outer housing portion, and the end surface of the first outer housing portion and the second outer housing portion. The opposing end surfaces of the second outer housing part are fastened by V-band coupling, and a force in a direction close to each other is applied to the two end surfaces, whereby the axis of the rotation axis of the first outer housing part An inner wall surface extending in a direction substantially perpendicular to the direction and an inner wall surface of the second outer housing portion facing the inner wall surface of the first outer housing portion are the first outer housing. The compressor diffuser and the compressor and the turbine, which are arranged in order along the axial direction of the rotating shaft between the two inner wall surfaces in the interior of the casing portion and the second outer housing portion, are common. This is achieved by a gas turbine engine characterized in that an inner housing carrying a bearing for rotatably holding a rotating shaft and a nozzle of a turbine are pressed and held from both sides in the axial direction of the rotating shaft.

上記の構成によれば、端的に述べれば、略円筒状の外郭ハウジングに於いて、そのコンプレッサ側の部分(第一の外郭ハウジング部分、以下、単に、「コンプレッサ側部分」と称する。)とタービン及び燃焼器側の部分(第二の外郭ハウジング部分、以下、単に、「タービン側部分」と称する。)との締結が、既に触れた如き、Vバンド・カップリングによって達成される。そして、ガスタービンエンジンの外郭ハウジングの内部に固定される構造のうち、少なくとも、固定側の構成要素である、コンプレッサのディフューザと、回転軸を回転可能に保持する軸受を担持する内部ハウジングと、タービンのノズルとは、外郭ハウジングのコンプレッサ側部分とタービン側部分の間に配置される。この状態で、Vバンド・カップリングを締め付けると、かかる外郭ハウジングの両部分の弾性力が、外郭ハウジングのコンプレッサ側部分とタービン側部分の内側壁面から、回転軸の軸線方向に、その内側に挟持された構成要素に働き、結果として、それらの要素がコンプレッサ側部分とタービン側部分の内側壁面の間で押圧されてそれぞれの位置に保持されることとなる。かくして、外郭ハウジングの組立とともに、コンプレッサのディフューザと内部ハウジングとタービン・ノズルとの外郭ハウジングへの組み付けに於いても、ボルト締結が不要となる。このことにより、ボルト締結のためのボルト穴の形成やボルト締結といった組み付け工数が削減され、また、ボルト締結のためのスペースの確保が不要となり、ガスタービンの小型化・軽量化が可能となる。なお、外郭ハウジングの内部の構成要素に軸方向の保持力を作用させるために、互いに貼り合わされるコンプレッサ側部分の端面とタービン側部分の端面との間は、Vバンド・カップリングの締結前の状態でわずかに隙間があく寸法に設計されることが好ましい。そして、Vバンド・カップリングの締め付けによって、かかる隙間が閉じるようにすることで、コンプレッサ側部分とタービン側部分の内側壁面の間に、コンプレッサ・ディフューザと、内部ハウジングと、タービンのノズルとを保持する有意な押圧力を作用させることが可能となる。   According to the above configuration, to put it briefly, in the substantially cylindrical outer housing, the compressor side portion (first outer housing portion, hereinafter simply referred to as “compressor side portion”) and the turbine. Fastening with the combustor side part (second outer housing part, hereinafter simply referred to as “turbine side part”) is achieved by V-band coupling as already mentioned. And, among the structures fixed inside the outer housing of the gas turbine engine, at least the component on the fixed side, the compressor diffuser, the inner housing carrying the bearing that rotatably holds the rotating shaft, and the turbine The nozzle is disposed between the compressor side portion and the turbine side portion of the outer housing. When the V-band coupling is tightened in this state, the elastic force of both parts of the outer housing is clamped from the inner wall surface of the compressor side portion and the turbine side portion of the outer housing in the axial direction of the rotary shaft. As a result, the components are pressed between the inner wall surfaces of the compressor side portion and the turbine side portion and held in the respective positions. Thus, in addition to the assembly of the outer housing, it is not necessary to fasten the bolts when assembling the compressor diffuser, the inner housing, and the turbine nozzle to the outer housing. As a result, the number of assembling steps such as formation of bolt holes for bolt fastening and bolt fastening is reduced, and it is not necessary to secure a space for bolt fastening, and the gas turbine can be reduced in size and weight. In order to apply an axial holding force to the internal components of the outer housing, the space between the end surface of the compressor side portion and the end surface of the turbine side portion that are bonded together is the same as that before the V-band coupling is fastened. It is preferable that the dimensions are designed so that there is a slight gap in the state. And by closing the gap by tightening the V-band coupling, the compressor / diffuser, the internal housing, and the turbine nozzle are held between the compressor side part and the inner wall surface of the turbine side part. It is possible to apply a significant pressing force.

かくして、上記の本発明によれば、ガスタービンエンジンに於いて、Vバンド・カップリングによる締め付けと、これによる外郭ハウジングの弾性力とを用いて、外郭ハウジング内部の構成要素の組み付けの保持が可能となり、従って、ボルト締結が用いられる部位の数を大幅に低減することができ、部品点数削減及び組み付け工数削減が達成される。また、ボルト締結箇所が少なくなると、ボルト穴などのボルト締結のための構造が不要となるので、エンジンの構造が極めて簡素化され、例えば、熱による各部の歪みによる影響も低減されることが期待され、そして、エンジンの小型軽量化、信頼性向上も期待される。   Thus, according to the present invention described above, in the gas turbine engine, it is possible to hold the assembly of the components inside the outer housing by using the tightening by the V-band coupling and the elastic force of the outer housing. Therefore, the number of parts where bolt fastening is used can be greatly reduced, and the number of parts and assembly man-hours can be reduced. In addition, when the number of bolt fastening points is reduced, a bolt fastening structure such as a bolt hole is not required, so the engine structure is greatly simplified, and for example, the influence of distortion of each part due to heat is expected to be reduced. It is also expected to reduce the size and weight of the engine and improve reliability.

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.

図1(A)は、本発明によるガスタービンの一つの実施形態の回転軸に垂直な方向から見た模式的な断面図である。図1(B)は、Vバンド・カップリングによる外郭ハウジングの締結の態様を模式的に表した図である。図1(C)は、本発明に於けるコンプレッサ・ディフューザ静翼と内部ハウジングとタービン・ノズルの固定方法を説明する模式図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a gas turbine according to an embodiment of the present invention as viewed from a direction perpendicular to the rotation axis. FIG. 1 (B) is a diagram schematically showing the manner of fastening the outer housing by V-band coupling. FIG. 1C is a schematic diagram for explaining a method of fixing a compressor / diffuser stationary blade, an inner housing, and a turbine nozzle according to the present invention. 図2は、本発明によるガスタービンの別の実施形態の回転軸に垂直な方向から見た模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the gas turbine according to the present invention as viewed from the direction perpendicular to the rotation axis.

1…ガスタービンエンジン
2…発電機
3…コンプレッサ
3a…コンプレッサ・インペラ
4…燃焼器
5…タービン
5a…タービンベーン
6…排気口
7…外郭ハウジング・コンプレッサ側部分
8…外郭ハウジング・タービン側部分
7a、8a…フランジ
9…内部ハウジング
10…回転軸
11…軸受
13…コンプレッサ・ディフューザ静翼
15…タービン・ノズル
20…Vバンド
20a…Vバンドカプラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine engine 2 ... Generator 3 ... Compressor 3a ... Compressor impeller 4 ... Combustor 5 ... Turbine 5a ... Turbine vane 6 ... Exhaust port 7 ... Outer housing housing / compressor side portion 8 ... Outer housing housing / turbine side portion 7a, 8a ... Flange 9 ... Internal housing 10 ... Rotating shaft 11 ... Bearing 13 ... Compressor / diffuser stationary blade 15 ... Turbine / nozzle 20 ... V-band 20a ... V-band coupler

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。   The present invention will now be described in detail with reference to a few preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals indicate the same parts.

図1(A)に模式的に描かれている如く、本発明の一つの実施形態によるガスタービンエンジン1の基本的な構成は、典型的なガスタービンエンジンと同様であってよく、回転軸S周りにて回転する回転軸10上に於いて、コンプレッサ3とタービン5とが構成され、まず、コンプレッサ3の吸気口にて吸入された空気がコンプレッサ・インペラ3bの回転により一旦加速された後コンプレッサ・ディフューザ13を通過して減速及び圧縮される。かかる圧縮された空気は、燃焼器4に送られ、そこに於いて、燃料ノズル4aから噴射された燃料と混合されて燃焼し、その燃焼ガスがタービン・ノズル15を通過して、タービン5へ流れ込み、タービンベーン5aを通過する際に、回転軸10を回転し、排気ガスが排気口6から排出される。そして、回転軸10のタービンによる回転エネルギーは、一部はコンプレッサ・インペラ3bの回転駆動に利用され、残りが、発電機2のロータ部分の回転により、電気エネルギーへ変換されて外部へ取り出されることとなる。なお、回転軸10は、図示の例では、コンプレッサ3とタービン5との間の、回転軸10に略同軸に配置される円筒状の内部ハウジング9に担持された軸受11と、コンプレッサ3と発電機2との間にて発電機2のステータ部分に設けられた軸受2aとにより支承される。軸受2aと軸受11とは、例えば、エアベアリングであってよい。   As schematically illustrated in FIG. 1A, the basic configuration of a gas turbine engine 1 according to one embodiment of the present invention may be the same as a typical gas turbine engine, and the rotation axis S A compressor 3 and a turbine 5 are formed on a rotating shaft 10 that rotates around. After the air sucked at the intake port of the compressor 3 is once accelerated by the rotation of the compressor / impeller 3b, the compressor -It passes through the diffuser 13 and is decelerated and compressed. The compressed air is sent to the combustor 4, where it is mixed with the fuel injected from the fuel nozzle 4 a and burned, and the combustion gas passes through the turbine nozzle 15 to the turbine 5. When flowing in and passing through the turbine vane 5 a, the rotating shaft 10 is rotated and the exhaust gas is discharged from the exhaust port 6. A part of the rotational energy generated by the turbine of the rotating shaft 10 is used for rotational driving of the compressor / impeller 3b, and the rest is converted into electric energy by the rotation of the rotor portion of the generator 2 and extracted outside. It becomes. In the illustrated example, the rotary shaft 10 includes a bearing 11 carried on a cylindrical inner housing 9 between the compressor 3 and the turbine 5 and disposed substantially coaxially with the rotary shaft 10, and the compressor 3 and the power generator. It is supported by the bearing 2a provided in the stator part of the generator 2 between the generators 2. The bearing 2a and the bearing 11 may be air bearings, for example.

また、上記の構成に於いては更に、コンプレッサ3、燃焼器4及びタービン5は、その外周に於いて、回転軸10と略同軸に配置される略円筒状の外殻ハウジングに囲繞される。外殻ハウジングは、コンプレッサ3の吸気口からコンプレッサ3のインペラ3bとディフューザ13を囲繞してタービン5の方向へ延在するコンプレッサ側部分7と、排気口6から燃焼器4及びタービン5を囲繞してコンプレッサ3の方向へ延在するタービン側部分8とから構成され、コンプレッサ側部分7の略円環状の端部7aとタービン側部分8の略円環状の端部8aとが、図示の如く、対向して互いに連結される。また、コンプレッサ側部分7の回転軸Sに略垂直な面に延在する壁面7bと、内部ハウジング9の回転軸Sに略垂直な面に延在するコンプレッサ3側の壁面との間には、上記のコンプレッサ・ディフューザ13が組みつけられ、タービン側部分8の回転軸Sに略垂直な面に延在する壁面8bと、内部ハウジング9の回転軸Sに略垂直な面に延在するタービン5側の壁面との間には、タービン・ノズル15が組みつけられることとなる。   Further, in the above configuration, the compressor 3, the combustor 4, and the turbine 5 are surrounded by a substantially cylindrical outer shell housing disposed substantially coaxially with the rotary shaft 10 on the outer periphery thereof. The outer shell housing surrounds the impeller 3 b and the diffuser 13 of the compressor 3 from the intake port of the compressor 3 and extends in the direction of the turbine 5, and surrounds the combustor 4 and the turbine 5 from the exhaust port 6. A turbine-side portion 8 extending in the direction of the compressor 3, and a substantially annular end 7 a of the compressor-side portion 7 and a substantially annular end 8 a of the turbine-side portion 8, as shown in the figure, Opposed to each other. Further, between the wall surface 7b extending in a plane substantially perpendicular to the rotation axis S of the compressor side portion 7 and the wall surface on the compressor 3 side extending in a plane substantially perpendicular to the rotation axis S of the internal housing 9, The compressor / diffuser 13 is assembled, and a wall surface 8b extending in a plane substantially perpendicular to the rotation axis S of the turbine side portion 8 and a turbine 5 extending in a plane substantially perpendicular to the rotation axis S of the internal housing 9 are provided. The turbine nozzle 15 is assembled between the side wall surfaces.

上記の如きガスタービンの構成に於いて、従前では、例えば、コンプレッサ側部分7の端部7aとタービン側部分8の端部8aとの締結、コンプレッサ・ディフューザ13、内部ハウジング9及びタービン・ノズル15の組み付けは、通常、ボルトを用いて為されていた(ボルト締結)。しかしながら、ボルト締結には、フランジの形成、ボルト穴加工、ボルトのねじ込みといった多くの工数が必要となり、また、フランジ部分を設けること、ボルトのねじ込み操作を可能にするためのスペースの確保、ボルト及び/又はナットの装着は、各部品の寸法及び重量の増大の要因となる。そこで、本発明では、上記の構成に於いて、まず、外郭ハウジングのコンプレッサ側部分7の端部7aとタービン側部分8の端部8aとの締結がVバンド・カップリングにより行われる。そして、Vバンド・カップリングによるコンプレッサ側部分7とタービン側部分8との締め付けによれば、それらの壁面の間に挟持されるコンプレッサ・ディフューザ13、内部ハウジング11及びタービン・ノズル15に壁面の内向きに押圧する力が作用するので、その押圧力によってこれらの部品の保持が為されるよう構成される。   In the gas turbine configuration as described above, conventionally, for example, the end portion 7a of the compressor side portion 7 and the end portion 8a of the turbine side portion 8 are fastened, the compressor / diffuser 13, the internal housing 9 and the turbine nozzle 15 are used. The assembly of was usually done using bolts (bolt fastening). However, bolt fastening requires a lot of man-hours such as forming a flange, drilling a bolt hole, and screwing a bolt. In addition, providing a flange portion, securing a space for enabling the screw screwing operation, The mounting of the nuts causes an increase in the size and weight of each part. Therefore, in the present invention, in the above configuration, first, the end portion 7a of the compressor side portion 7 of the outer housing and the end portion 8a of the turbine side portion 8 are fastened by V-band coupling. Then, when the compressor side portion 7 and the turbine side portion 8 are tightened by the V-band coupling, the compressor diffuser 13, the internal housing 11 and the turbine nozzle 15 sandwiched between these wall surfaces Since the pressing force acts in the direction, the components are held by the pressing force.

具体的には、まず、図1(B)上に模式的に描かれている如く、外郭ハウジングのコンプレッサ側部分7の端部7aとタービン側部分8の端部8aに於いて、それらの円筒形状の周方向に沿って、放射方向に幅が漸減するフランジ部分が形成される。そして、図示の如く、端部7aと端部8aのフランジが互いに対向するように配置した状態で、断面に於いて略V字形状の溝20aを有するVバンド20が、略V字形状の溝20aの内側に端部7aと端部8aのフランジが嵌入するように、端部7aと端部8aの円筒形状の周方向に沿って巻きつけられ、締め付けがなされる。そうすると、Vバンド20の周方向の長さが短くなると伴に、Vバンド20は、端部7aと端部8aの円筒形状の放射方向内向き(図中、下向き矢印の方向)に偏倚するところ、これと同時に端部7aと端部8aのフランジが、略V字形状の溝20aに深くまで嵌入することとなるので、端部7aと端部8aのフランジには、互いに近接する方向(図中、横向きの矢印の方向)に力が作用し、これにより、図1(B)下の如く、端部7aと端部8aのフランジが互いに締結されることとなる。このVバンド20による締結の際、端部7aと端部8aがVバンド20の締め付けによって近接するとともに、外郭ハウジングのコンプレッサ側部分7の回転軸Sに略垂直な面に延在する壁面7bと、タービン側部分8の回転軸Sに略垂直な面に延在する壁面8bも近づく方向に偏倚されるので、図1(A)及び図1(C)に模式的に描かれている如く、壁面7bと壁面8bとのの間に挟持されたコンプレッサ・ディフューザ13、内部ハウジング11及びタービン・ノズル15には、壁面7bと壁面8bの両側から弾性的な押圧力が回転軸の軸線方向に作用することとなり、かくして、コンプレッサ・ディフューザ13、内部ハウジング11及びタービン・ノズル15は、それぞれ、その部位に保持されることとなる。即ち、本発明の構成では、コンプレッサ側部分7の端部7aとタービン側部分8の端部8aをVバンド・カップリングによって締結することにより、かかる締結だけでなく、コンプレッサ・ディフューザ13、内部ハウジング11及びタービン・ノズル15の組み付けも、ボルト締結を利用せずに、壁面7bと壁面8bとから付与される押圧力によって達成できることとなる。   Specifically, first, as schematically illustrated in FIG. 1B, the cylinders at the end portion 7a of the compressor side portion 7 and the end portion 8a of the turbine side portion 8 of the outer housing are cylindrical. A flange portion whose width gradually decreases in the radial direction is formed along the circumferential direction of the shape. As shown in the drawing, the V band 20 having the substantially V-shaped groove 20a in the cross section in the state where the flanges of the end portion 7a and the end portion 8a face each other is formed into a substantially V-shaped groove. Winding is performed along the circumferential direction of the cylindrical shape of the end portion 7a and the end portion 8a so that the flanges of the end portion 7a and the end portion 8a are fitted inside 20a. Then, as the circumferential length of the V-band 20 becomes shorter, the V-band 20 is biased inward in the cylindrical radial direction of the end 7a and the end 8a (in the direction of the downward arrow in the figure). At the same time, the flanges of the end portion 7a and the end portion 8a are inserted deeply into the substantially V-shaped groove 20a, so that the flanges of the end portion 7a and the end portion 8a are close to each other (see FIG. A force acts in the middle and the direction of the horizontal arrow), whereby the flanges of the end 7a and the end 8a are fastened to each other as shown in FIG. 1B. When the V band 20 is fastened, the end 7a and the end 8a are brought close to each other by tightening the V band 20, and a wall surface 7b extending on a surface substantially perpendicular to the rotation axis S of the compressor side portion 7 of the outer housing; Since the wall surface 8b extending on the surface substantially perpendicular to the rotation axis S of the turbine side portion 8 is also biased in the approaching direction, as schematically illustrated in FIGS. 1 (A) and 1 (C), The compressor / diffuser 13, the internal housing 11 and the turbine nozzle 15 sandwiched between the wall surface 7 b and the wall surface 8 b are subjected to elastic pressing force from both sides of the wall surface 7 b and the wall surface 8 b in the axial direction of the rotating shaft. Thus, the compressor / diffuser 13, the inner housing 11, and the turbine nozzle 15 are each held at that portion. That is, in the configuration of the present invention, the end portion 7a of the compressor side portion 7 and the end portion 8a of the turbine side portion 8 are fastened by V-band coupling. 11 and the turbine nozzle 15 can also be achieved by the pressing force applied from the wall surface 7b and the wall surface 8b without using bolt fastening.

なお、上記のVバンド20の締め付けによる端部7aと端部8aの締結と壁面7bと壁面8bの間に於ける押圧力によるコンプレッサ・ディフューザ13、内部ハウジング11及びタービン・ノズル15保持を達成するために、好適には、Vバンド20の締め付けの前に於いて、端部7aと端部8aとの間に有意な隙間が形成されるように、回転軸線S方向のコンプレッサ側部分7とタービン側部分8の寸法が設定される。かかる隙間の幅は、コンプレッサ側部分7とタービン側部分8の全体的な寸法や材質等に基づいて、当業者に於いて適宜選択できることは理解されるべきである。典型的な大きさの小型ガスタービンエンジンの場合、Vバンド20の締め付け前の端部7aと端部8aとの間の隙間の幅は、例えば、0.3〜0.5mm程度であるが、これに限定されない。   Note that the compressor 7, the diffuser 13, the internal housing 11, and the turbine nozzle 15 are retained by the fastening of the end portion 7 a and the end portion 8 a by the fastening of the V band 20 and the pressing force between the wall surface 7 b and the wall surface 8 b. Therefore, preferably, before the V-band 20 is tightened, the compressor side portion 7 and the turbine in the direction of the rotation axis S are arranged so that a significant gap is formed between the end portion 7a and the end portion 8a. The dimension of the side part 8 is set. It should be understood that the width of the gap can be appropriately selected by those skilled in the art based on the overall dimensions and materials of the compressor side portion 7 and the turbine side portion 8. In the case of a typical small gas turbine engine, the width of the gap between the end 7a and the end 8a before tightening the V-band 20 is, for example, about 0.3 to 0.5 mm. It is not limited to this.

更に、上記の構成に於いて、排気口6からの熱による外郭ハウジングのタービン側部分8の熱歪みの影響を抑制するために、排気口6の内側に断熱層(図示せず)が設けられるか、任意の冷却機構(冷却空気を流通させるなど)が設けられていてよい。また、外郭ハウジングのタービン側部分8の熱歪みを吸収できるように、図2に模式的に描かれている如く、タービン側部分8の一部にベローズ構造22が形成されていてもよい。ベローズ構造22の如き歪みを吸収するための構成は、ハウジングのその他の部位に設けてもよい。   Further, in the above configuration, a heat insulating layer (not shown) is provided inside the exhaust port 6 in order to suppress the influence of the thermal distortion of the turbine side portion 8 of the outer housing due to the heat from the exhaust port 6. Alternatively, an arbitrary cooling mechanism (such as circulating cooling air) may be provided. Further, as schematically illustrated in FIG. 2, a bellows structure 22 may be formed on a part of the turbine side portion 8 so as to absorb thermal distortion of the turbine side portion 8 of the outer housing. The structure for absorbing distortion such as the bellows structure 22 may be provided in other parts of the housing.

かくして、上記の本発明の構成によれば、外郭ハウジングのコンプレッサ側部分7とタービン側部分8の締結に於いて、Vバンド・カップリングを採用することにより、コンプレッサ側部分7とタービン側部分8の貼り合わせによる締結及びその他の部品の組み付けが、Vバンドの締め付けだけによって達成され、これにより、ボルト締結部位の数を低減することが可能となる。   Thus, according to the configuration of the present invention described above, the compressor side portion 7 and the turbine side portion 8 are adopted by adopting the V-band coupling in the fastening of the compressor side portion 7 and the turbine side portion 8 of the outer housing. Fastening by bonding and assembly of other parts are achieved only by fastening the V-band, and this makes it possible to reduce the number of bolt fastening parts.

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。例えば、本発明は、図示されている如き単純サイクルのガスタービンエンジンだけでなく、再生サイクル式のガスタービンエンジンにも適用できる。   Although the above description has been made in relation to the embodiment of the present invention, many modifications and changes can be easily made by those skilled in the art, and the present invention is limited to the embodiment exemplified above. It will be apparent that the invention is not limited and applies to various devices without departing from the inventive concept. For example, the present invention can be applied not only to a simple cycle gas turbine engine as shown, but also to a regenerative cycle gas turbine engine.

Claims (1)

ガスタービンエンジンであって、コンプレッサを囲繞してタービンの位置へ向かって延在する略円筒状の第一の外郭ハウジング部分と、前記タービンと燃焼器を囲繞して前記コンプレッサの位置へ向かって延在し前記第一の外郭ハウジングの端面と対向する端面を有する略円筒状の第二の外郭ハウジング部分とを有し、前記第一の外郭ハウジング部分の端面とそれに対向する前記第二の外郭ハウジング部分の端面とがVバンド・カップリングにより締結されて前記二つの端面に互いに近接する方向の力が与えられることにより、前記第一の外郭ハウジング部分の前記回転軸の軸線方向に略垂直な方向に延在する内側壁面と該前記第一の外郭ハウジング部分の内側壁面に対向した前記第二の外郭ハウジング部分の内側壁面とが、前記第一の外郭ハウジング部分と前記第二の外郭ハウジング部分との内部に於いて前記二つの内側壁面の間にて前記回転軸の軸線方向に沿って順に配置された前記コンプレッサのディフューザと、前記コンプレッサとタービンとの間にて共通の回転軸を回転可能に保持する軸受を担持する内部ハウジングと、前記タービンのノズルとを、前記回転軸の軸線方向の両側から押圧し狭持することを特徴とするガスタービンエンジン。   A gas turbine engine having a generally cylindrical first outer housing portion surrounding the compressor and extending toward the turbine, and surrounding the turbine and combustor and extending toward the compressor. A second outer housing portion having a substantially cylindrical shape and having an end surface facing the end surface of the first outer housing, and the second outer housing facing the end surface of the first outer housing portion and the second outer housing portion. A direction substantially perpendicular to the axial direction of the rotation axis of the first outer housing portion is obtained by applying a force in a direction close to each other to the two end surfaces by fastening with an end surface of the portion by a V-band coupling. An inner wall surface extending to the inner wall surface of the second outer housing portion facing the inner wall surface of the first outer housing portion. A diffuser of the compressor disposed in order along the axial direction of the rotating shaft between the two inner wall surfaces in the inside of the hooding portion and the second outer housing portion; and the compressor and the turbine A gas turbine engine characterized in that an internal housing carrying a bearing for rotatably holding a common rotating shaft therebetween and a nozzle of the turbine are pressed and sandwiched from both axial sides of the rotating shaft. .
JP2014088544A 2014-04-22 2014-04-22 gas turbine engine Withdrawn JP2015206325A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014088544A JP2015206325A (en) 2014-04-22 2014-04-22 gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014088544A JP2015206325A (en) 2014-04-22 2014-04-22 gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015206325A true JP2015206325A (en) 2015-11-19

Family

ID=54603319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014088544A Withdrawn JP2015206325A (en) 2014-04-22 2014-04-22 gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015206325A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3623574A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-18 United Technologies Corporation Additive integral combustor expansion spring

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3623574A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-18 United Technologies Corporation Additive integral combustor expansion spring
US10989408B2 (en) 2018-09-13 2021-04-27 Raytheon Technologies Corporation Additive integral combustor expansion spring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5869100B2 (en) SEALING DEVICE AND GAS TURBINE HAVING SEALING DEVICE
US10280782B2 (en) Segmented clearance control ring
JP2006097585A (en) Mounting structure for air separator and gas turbine provided with the same
JP6650037B2 (en) Turbine housing, exhaust turbine, and supercharger
JP2018105302A (en) gas turbine
JP2005226638A (en) Method and apparatus for assembling gas turbine engine
JP2015042870A (en) Device for use in turbocharger
JP2010265896A (en) Joint for rotary component
JP6459134B2 (en) Gas turbine blade assembly including retainer assembly structure and gas turbine including the same
JP2008519580A (en) Electromechanical equipment
JP2019049260A (en) Turbocharger
JP6249499B2 (en) Multi-piece frame for turbine exhaust case
JP6096639B2 (en) Rotating machine
US20150204202A1 (en) Turbine rotor of an exhaust-gas turbocharger
US10954816B2 (en) Turbocharger
US10077785B2 (en) Impeller assembly, turbocharger, and method of assembling impeller assembly
US10352326B2 (en) Assembly for an engine which can define a blade break-off test device
JP2015206325A (en) gas turbine engine
KR101050987B1 (en) Fixing filter muffler
JP2004232532A (en) Micro gas turbine
KR101783906B1 (en) Rotor assembly of gas turbine engine
KR102499042B1 (en) A gas turbine engine having a case provided with cooling fins
JP4287341B2 (en) Gas turbine power generator and method for manufacturing the same
US11549555B1 (en) Turbomachine with roller element bearing arrangement
JP2018162784A (en) Turbocharger

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160707

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20160912