JP3516390B2 - セラミックばねを用いた弾性支持構造 - Google Patents
セラミックばねを用いた弾性支持構造Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲した板状のセ
ラミックばねを用いた弾性支持構造に関するものであ
る。
ラミックばねを用いた弾性支持構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ガスタービンでは、圧縮機から
の圧縮空気が、燃焼器内で燃料と混合されて燃焼し、そ
の高温高圧の燃焼ガスがタービンに送られるが、前記燃
焼器が周方向に並んで複数個配置されている場合、各燃
焼器の燃焼筒の下流端部は円弧状に形成され、全燃焼器
の燃焼筒の下流端部を周方向に並べて円筒を形成し、タ
ービンの円筒状のノズルに対応するようにされる。
の圧縮空気が、燃焼器内で燃料と混合されて燃焼し、そ
の高温高圧の燃焼ガスがタービンに送られるが、前記燃
焼器が周方向に並んで複数個配置されている場合、各燃
焼器の燃焼筒の下流端部は円弧状に形成され、全燃焼器
の燃焼筒の下流端部を周方向に並べて円筒を形成し、タ
ービンの円筒状のノズルに対応するようにされる。
【０００３】前記燃焼筒を耐熱性向上のためにセラミッ
ク製とした場合、その下流端部の外周側および内周側に
は、リング状のセラミック製シール部材が配置され、こ
れらシール部材とその内外周の金属製ハウジングとの間
には、耐熱性に優れる例えばセラミック製の平板状の板
ばねが介在されて、燃焼筒の下流端部およびシール部材
が径方向に相対移動自在に支持されている。その板ばね
のばね力により、シール部材が燃焼筒の下流端部の外周
面および内周面に押し当てられて、燃焼筒の下流端部の
内外周のシールが図られる。
ク製とした場合、その下流端部の外周側および内周側に
は、リング状のセラミック製シール部材が配置され、こ
れらシール部材とその内外周の金属製ハウジングとの間
には、耐熱性に優れる例えばセラミック製の平板状の板
ばねが介在されて、燃焼筒の下流端部およびシール部材
が径方向に相対移動自在に支持されている。その板ばね
のばね力により、シール部材が燃焼筒の下流端部の外周
面および内周面に押し当てられて、燃焼筒の下流端部の
内外周のシールが図られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したよう
に、リング状のシール部材の内外周と、その内外周のハ
ウジングとの間に平板状の板ばねもしくはコイルばね
等、既存ばねを介在させるのでは、ハウジングとシール
部材との間の径方向スペースを大きく取る必要があり、
それだけガスタービンが大型化することになる。
に、リング状のシール部材の内外周と、その内外周のハ
ウジングとの間に平板状の板ばねもしくはコイルばね
等、既存ばねを介在させるのでは、ハウジングとシール
部材との間の径方向スペースを大きく取る必要があり、
それだけガスタービンが大型化することになる。
【０００５】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
ので、弯曲した内周側の部材と弯曲した外周側の部材と
の間に、その両部材間のスペースを大きく取ることなく
介在させることができ、前記両部材の一方を他方に対し
て径方向に相対移動可能に支持するセラミックばねとこ
れを用いた弾性支持構造を提供することを目的とする。
ので、弯曲した内周側の部材と弯曲した外周側の部材と
の間に、その両部材間のスペースを大きく取ることなく
介在させることができ、前記両部材の一方を他方に対し
て径方向に相対移動可能に支持するセラミックばねとこ
れを用いた弾性支持構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明に係る弾性構造は、ガスタービンの環状
の車室の周方向に沿って複数個が等間隔で配置された燃
焼器の燃焼筒の下流側に接続される遷移ダクトにおい
て、前記遷移ダクトの内周側および外周側で、セラミッ
ク材料からなる円弧状に弯曲した細長い板状のセラミッ
クばねが、第１の部材の弯曲した外面と第２の部材の弯
曲した内面との間に介在しており、前記セラミックばね
は、その長手方向両端部で第１の部材に接触し、中央部
で第２の部材に接触しており、前記第１の部材および第
２の部材の一方が、前記遷移ダクトの内外周をシールす
るセラミック製のシールリングで、他方がハウジングに
設けたばね受け部材であり、前記セラミックばねのばね
力により、前記シールリングが前記ばね受け部材に対し
て径方向に相対移動可能に支持されている。この構成に
よれば、遷移ダクトの内周側および外周側に、それぞれ
一方がシールリングで、他方がばね受け部材である、弯
曲した内周側の第１の部材の外面と弯曲した外周側の第
２の部材の内面との間に介在させることにより、両部材
間の径方向スペースを大きく取ることなく、そのセラミ
ックばねのばね力により、前記シールリングが前記ばね
受け部材に対して径方向に相対移動可能に支持すること
ができる。さらに、前記セラミックばねの弾性力によ
り、前記シールリングが前記遷移ダクトの下流端部の内
外周面に圧接される。これにより、セラミック部品であ
る複数の遷移ダクトの下流端部の内外周のシールを、シ
ールリングで行うことができる。
ために、本発明に係る弾性構造は、ガスタービンの環状
の車室の周方向に沿って複数個が等間隔で配置された燃
焼器の燃焼筒の下流側に接続される遷移ダクトにおい
て、前記遷移ダクトの内周側および外周側で、セラミッ
ク材料からなる円弧状に弯曲した細長い板状のセラミッ
クばねが、第１の部材の弯曲した外面と第２の部材の弯
曲した内面との間に介在しており、前記セラミックばね
は、その長手方向両端部で第１の部材に接触し、中央部
で第２の部材に接触しており、前記第１の部材および第
２の部材の一方が、前記遷移ダクトの内外周をシールす
るセラミック製のシールリングで、他方がハウジングに
設けたばね受け部材であり、前記セラミックばねのばね
力により、前記シールリングが前記ばね受け部材に対し
て径方向に相対移動可能に支持されている。この構成に
よれば、遷移ダクトの内周側および外周側に、それぞれ
一方がシールリングで、他方がばね受け部材である、弯
曲した内周側の第１の部材の外面と弯曲した外周側の第
２の部材の内面との間に介在させることにより、両部材
間の径方向スペースを大きく取ることなく、そのセラミ
ックばねのばね力により、前記シールリングが前記ばね
受け部材に対して径方向に相対移動可能に支持すること
ができる。さらに、前記セラミックばねの弾性力によ
り、前記シールリングが前記遷移ダクトの下流端部の内
外周面に圧接される。これにより、セラミック部品であ
る複数の遷移ダクトの下流端部の内外周のシールを、シ
ールリングで行うことができる。
【０００７】また、セラミックばねが単純な円弧状であ
るから、製造が容易である。さらに、曲率半径を異なら
せることにより、ばね定数を容易に変更できる。
るから、製造が容易である。さらに、曲率半径を異なら
せることにより、ばね定数を容易に変更できる。
【０００８】
【０００９】前記構成の弾性支持構造において、好まし
くは、前記第１の部材の外面および第２の部材の内面は
円弧状または円周状であり、前記セラミックばねは円弧
状に形成されて、自然状態でその曲率半径が、前記第１
の部材の外面および第２の部材の内面の各曲率半径より
も小さく設定されている。この構成によれば、単純な円
弧状のセラミックばねを用いて、両部材間のスペースを
より小さくしながら、そのセラミックばねのばね力で両
部材の一方を他方に対して径方向に相対移動可能に支持
することができる。
くは、前記第１の部材の外面および第２の部材の内面は
円弧状または円周状であり、前記セラミックばねは円弧
状に形成されて、自然状態でその曲率半径が、前記第１
の部材の外面および第２の部材の内面の各曲率半径より
も小さく設定されている。この構成によれば、単純な円
弧状のセラミックばねを用いて、両部材間のスペースを
より小さくしながら、そのセラミックばねのばね力で両
部材の一方を他方に対して径方向に相対移動可能に支持
することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一
実施形態に係るセラミックばねを用いたガスタービンを
示す一部破断した側面図である。同図において、ガスタ
ービン１は、圧縮機２で空気ＩＡを圧縮して燃焼器３に
導くとともに、ガスまたは液体燃料Ｆを、燃焼器３内に
噴射して燃焼させ、その高温高圧の燃焼ガスのエネルギ
によりタービン４を駆動する構成になっている。このタ
ービン４は圧縮機２を駆動するとともに、例えば発電機
（図示せず）のような負荷を駆動する。
ついて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一
実施形態に係るセラミックばねを用いたガスタービンを
示す一部破断した側面図である。同図において、ガスタ
ービン１は、圧縮機２で空気ＩＡを圧縮して燃焼器３に
導くとともに、ガスまたは液体燃料Ｆを、燃焼器３内に
噴射して燃焼させ、その高温高圧の燃焼ガスのエネルギ
によりタービン４を駆動する構成になっている。このタ
ービン４は圧縮機２を駆動するとともに、例えば発電機
（図示せず）のような負荷を駆動する。
【００１１】前記圧縮機２として、軸流圧縮機を備えた
ガスタービン１を例示してある。この軸流圧縮機２は、
回転軸１２の外周面に配置された多数個の動翼１３と、
ハウジング１４の内周面に複数段に配置された静翼１５
との組合せにより、吸気ダクト１６から吸入した空気Ｉ
Ａを圧縮して、その圧縮空気Ａを環状に形成された車室
１７に送給する。
ガスタービン１を例示してある。この軸流圧縮機２は、
回転軸１２の外周面に配置された多数個の動翼１３と、
ハウジング１４の内周面に複数段に配置された静翼１５
との組合せにより、吸気ダクト１６から吸入した空気Ｉ
Ａを圧縮して、その圧縮空気Ａを環状に形成された車室
１７に送給する。
【００１２】燃焼器３は、環状の車室１７に、その周方
向に沿って複数個（例えば６個）が等間隔で配置されて
おり、車室１７に送給された圧縮空気Ａが、矢印ａ，ｂ
で示すように、燃焼筒２１内の燃焼室２２に導入され
る。一方、燃焼器３の燃料ノズル２３から燃料Ｆが燃焼
室２２内に噴射され、この燃料Ｆが圧縮空気Ａと混合さ
れて燃焼し、その高温高圧の燃焼ガスＧが、燃焼筒２１
の下流側（燃焼ガスＧの流れ方向の下流側）に接続され
た遷移ダクト２６を通って、タービン４に流入する。
向に沿って複数個（例えば６個）が等間隔で配置されて
おり、車室１７に送給された圧縮空気Ａが、矢印ａ，ｂ
で示すように、燃焼筒２１内の燃焼室２２に導入され
る。一方、燃焼器３の燃料ノズル２３から燃料Ｆが燃焼
室２２内に噴射され、この燃料Ｆが圧縮空気Ａと混合さ
れて燃焼し、その高温高圧の燃焼ガスＧが、燃焼筒２１
の下流側（燃焼ガスＧの流れ方向の下流側）に接続され
た遷移ダクト２６を通って、タービン４に流入する。
【００１３】図２は、ガスタービン１の下半部に位置す
る燃焼器３の要部を拡大した縦断面図を示す。同図にお
いて、ガスタービン１の軸心Ｃは燃焼器３の上方に位置
している。前記燃焼筒２１および遷移ダクト２６はとも
に、セラミック製である。
る燃焼器３の要部を拡大した縦断面図を示す。同図にお
いて、ガスタービン１の軸心Ｃは燃焼器３の上方に位置
している。前記燃焼筒２１および遷移ダクト２６はとも
に、セラミック製である。
【００１４】遷移ダクト２６の上流端部は、ベース部４
１ａが金属製ハウジング１４にボルト連結されたサポー
ト部材４１を介して、金属製ハウジング１４に支持され
ている。このサポート部材４１は、遷移ダクト２６の外
面の大部分を覆う筒状の金属製部材であって、遷移ダク
ト２６の上流部に近接したフランジ状の連結部４１ｂ
に、コイルスプリング４２および金属製リング部材４３
を介して遷移ダクト２６の上流端部が連結されている。
遷移ダクト２６の外周面には環状の突条４７が設けられ
るとともに、サポート部材４１の内周面には前記突条４
７を受け止める環状の突条４８が設けられ、これにより
遷移ダクト２６の下流側への移動が制限される。
１ａが金属製ハウジング１４にボルト連結されたサポー
ト部材４１を介して、金属製ハウジング１４に支持され
ている。このサポート部材４１は、遷移ダクト２６の外
面の大部分を覆う筒状の金属製部材であって、遷移ダク
ト２６の上流部に近接したフランジ状の連結部４１ｂ
に、コイルスプリング４２および金属製リング部材４３
を介して遷移ダクト２６の上流端部が連結されている。
遷移ダクト２６の外周面には環状の突条４７が設けられ
るとともに、サポート部材４１の内周面には前記突条４
７を受け止める環状の突条４８が設けられ、これにより
遷移ダクト２６の下流側への移動が制限される。
【００１５】各遷移ダクト２６の下流端部２６ａは、タ
ービン４の第１段ノズル５３の上流側に対向しており、
図３（Ａ）に背面図で示すように、前記ノズル５３の一
部周域に対応するように、円弧状に形成されている。こ
こでは、燃焼器３が６個の場合を示しており、遷移ダク
ト２６の下流端部２６ａは、タービン４の第１段ノズル
５３の１／６の周域に対応させてある。その遷移ダクト
２６の下流端部２６ａの内周面は、図２に示すセラミッ
ク製のシールリング４９およびセラミックばね５０を介
してハウジング１４側の金属製ばね受け部材６５に支持
されている。遷移ダクト２６の下流端部２６ａの外周面
も、セラミック製のシールリング６９およびセラミック
ばね７０を介してハウジング１４側の金属製ばね受け部
材６６に支持されている。また、遷移ダクト２６の下流
端部２６ａの内周側に対応する前記ばね受け部材６５
は、タービン軸心Ｃの回りにリング状に形成され、ハウ
ジング１４に固定されている。遷移ダクト２６の下流端
部２６ａの外周側に対応する前記ばね受け部材６６も、
タービン軸心回りに円弧状またはリング状に形成され、
ハウジング１４に固定されている。
ービン４の第１段ノズル５３の上流側に対向しており、
図３（Ａ）に背面図で示すように、前記ノズル５３の一
部周域に対応するように、円弧状に形成されている。こ
こでは、燃焼器３が６個の場合を示しており、遷移ダク
ト２６の下流端部２６ａは、タービン４の第１段ノズル
５３の１／６の周域に対応させてある。その遷移ダクト
２６の下流端部２６ａの内周面は、図２に示すセラミッ
ク製のシールリング４９およびセラミックばね５０を介
してハウジング１４側の金属製ばね受け部材６５に支持
されている。遷移ダクト２６の下流端部２６ａの外周面
も、セラミック製のシールリング６９およびセラミック
ばね７０を介してハウジング１４側の金属製ばね受け部
材６６に支持されている。また、遷移ダクト２６の下流
端部２６ａの内周側に対応する前記ばね受け部材６５
は、タービン軸心Ｃの回りにリング状に形成され、ハウ
ジング１４に固定されている。遷移ダクト２６の下流端
部２６ａの外周側に対応する前記ばね受け部材６６も、
タービン軸心回りに円弧状またはリング状に形成され、
ハウジング１４に固定されている。
【００１６】セラミックばね５０，７０のセラミック部
材としては、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）、
窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等を用いることができる。特
に、強度と靱性を兼ね備えている点で窒素珪素が好まし
い。例えば窒素珪素に、シリカ（ＳｉＯ2 ）、酸化アル
ミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）および酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）のうち少なくとも１種と希土類酸化物とを焼結助剤
として添加し、成形後に１６００〜２０００℃で焼成し
てなる、次の特性を備えた窒素珪素セラミックが好まし
い。相対密度が９５％以上、特に９８％以上、さらに９
９％以上。ＪＩＳ Ｒ１６０１による４点曲げ試験によ
る室温強度が５００ＭＰａ以上、特に６００ＭＰａ以上
で、かつ１０００℃での強度が２００ＭＰａ以上、特に
３００ＭＰａ以上、さらに４００ＭＰａ以上。ＪＩＳ
Ｒ １６０７のＩＦ法（圧子圧入法）による破壊靱性
（Ｋ1C）が５ＭＰａ・ｍ1/2 以上、特に５．５ＭＰａ・
ｍ1/2 以上。
材としては、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）、
窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等を用いることができる。特
に、強度と靱性を兼ね備えている点で窒素珪素が好まし
い。例えば窒素珪素に、シリカ（ＳｉＯ2 ）、酸化アル
ミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）および酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）のうち少なくとも１種と希土類酸化物とを焼結助剤
として添加し、成形後に１６００〜２０００℃で焼成し
てなる、次の特性を備えた窒素珪素セラミックが好まし
い。相対密度が９５％以上、特に９８％以上、さらに９
９％以上。ＪＩＳ Ｒ１６０１による４点曲げ試験によ
る室温強度が５００ＭＰａ以上、特に６００ＭＰａ以上
で、かつ１０００℃での強度が２００ＭＰａ以上、特に
３００ＭＰａ以上、さらに４００ＭＰａ以上。ＪＩＳ
Ｒ １６０７のＩＦ法（圧子圧入法）による破壊靱性
（Ｋ1C）が５ＭＰａ・ｍ1/2 以上、特に５．５ＭＰａ・
ｍ1/2 以上。
【００１７】シールリング４９，６９は、図４に斜線を
施して示すように、ガスタービンの軸心Ｃの回りに並ん
で配置されて、周方向６に分割された複数の円弧状のセ
ラミック製リング片４９ａ，６９ａからなり、ばね受け
部材６５は周方向に２分割された円弧状のばね受け半体
６５ａからなる。
施して示すように、ガスタービンの軸心Ｃの回りに並ん
で配置されて、周方向６に分割された複数の円弧状のセ
ラミック製リング片４９ａ，６９ａからなり、ばね受け
部材６５は周方向に２分割された円弧状のばね受け半体
６５ａからなる。
【００１８】内周側のセラミックばね５０は、円弧状に
弯曲した細長い板状に形成されて、自然状態でその曲率
半径が、内周側のシールリング４９の円周状の内面４９
０およびこのシールリング４９に対応するばね受け部材
６５の円周状の外面６５１の各曲率半径よりも小さく設
定されたセラミック部材からなり、その長手方向両端部
の内面でばね受け部材６５の外面６５１に接触し、中央
部の外面で内周側のシールリング４９の内面４９０に接
触している。この場合、セラミックばね５０の形状にお
ける「細長い板状」とは、縦横比が３以上で、通常は５
０以下の板状のものを言う。後述する他のセラミックば
ね６０，７０についても同様である。このセラミックば
ね５０のばね力により、リング状に弯曲した内周側の第
１の部材であるばね受け部材６５に対して、リング状に
弯曲した外周側の第２の部材であるシールリング４９が
径方向に相対移動可能に支持されている。
弯曲した細長い板状に形成されて、自然状態でその曲率
半径が、内周側のシールリング４９の円周状の内面４９
０およびこのシールリング４９に対応するばね受け部材
６５の円周状の外面６５１の各曲率半径よりも小さく設
定されたセラミック部材からなり、その長手方向両端部
の内面でばね受け部材６５の外面６５１に接触し、中央
部の外面で内周側のシールリング４９の内面４９０に接
触している。この場合、セラミックばね５０の形状にお
ける「細長い板状」とは、縦横比が３以上で、通常は５
０以下の板状のものを言う。後述する他のセラミックば
ね６０，７０についても同様である。このセラミックば
ね５０のばね力により、リング状に弯曲した内周側の第
１の部材であるばね受け部材６５に対して、リング状に
弯曲した外周側の第２の部材であるシールリング４９が
径方向に相対移動可能に支持されている。
【００１９】このような支持構造により、内周側の第１
の部材であるばね受け部材６５と、外周側の第２の部材
であるシールリング４９との間に、両部材間のスペース
を大きくすることなくセラミックばね５０を介在させる
ことができる。
の部材であるばね受け部材６５と、外周側の第２の部材
であるシールリング４９との間に、両部材間のスペース
を大きくすることなくセラミックばね５０を介在させる
ことができる。
【００２０】また、外周側のセラミックばね７０も円弧
状に弯曲した細長い板状に形成されて、自然状態でその
曲率半径が、外周側のシールリング６９の円周状の外面
６９１およびこのシールリング６９に対応するばね受け
部材６６の円周状の内面６６０の各曲率半径よりも小さ
く設定されたセラミック部材からなり、その長手方向両
端部の内面でシールリング６９の外面６９１に接触し、
中央部でばね受け部材６６の内面６６０に接触してい
る。このセラミックばね７０のばね力により、リング状
に弯曲した内周側の第１の部材であるシールリング６９
が、リング状に弯曲した外周側の第２の部材であるばね
受け部材６６に対して径方向に相対移動可能に支持され
ている。ばね受け部材６６およびシールリング６９は周
方向に６分割されている。
状に弯曲した細長い板状に形成されて、自然状態でその
曲率半径が、外周側のシールリング６９の円周状の外面
６９１およびこのシールリング６９に対応するばね受け
部材６６の円周状の内面６６０の各曲率半径よりも小さ
く設定されたセラミック部材からなり、その長手方向両
端部の内面でシールリング６９の外面６９１に接触し、
中央部でばね受け部材６６の内面６６０に接触してい
る。このセラミックばね７０のばね力により、リング状
に弯曲した内周側の第１の部材であるシールリング６９
が、リング状に弯曲した外周側の第２の部材であるばね
受け部材６６に対して径方向に相対移動可能に支持され
ている。ばね受け部材６６およびシールリング６９は周
方向に６分割されている。
【００２１】この場合も、内周側の第１の部材であるシ
ールリング６９と、外周側の第２の部材であるばね受け
部材６６との間に、両部材間のスペースを大きくするこ
となくセラミックばね７０を介在させることができる。
ールリング６９と、外周側の第２の部材であるばね受け
部材６６との間に、両部材間のスペースを大きくするこ
となくセラミックばね７０を介在させることができる。
【００２２】これらセラミックばね５０，７０の弾性力
により、シールリング４９，６９が遷移ダクト２６の下
流端部の内外周面に圧接される。これにより、セラミッ
ク部品である複数の遷移ダクト２６の下流端部の内外周
のシールを、複数のリング片４９ａ，６９ａからなるシ
ールリング４９，６９で行うことができ、大型のガスタ
ービンに対応できる。
により、シールリング４９，６９が遷移ダクト２６の下
流端部の内外周面に圧接される。これにより、セラミッ
ク部品である複数の遷移ダクト２６の下流端部の内外周
のシールを、複数のリング片４９ａ，６９ａからなるシ
ールリング４９，６９で行うことができ、大型のガスタ
ービンに対応できる。
【００２３】前記各遷移ダクト２６の下流端部の両側面
には、図３（Ｂ），（Ｃ）に部分平面図で示すように、
周方向に隣接する遷移ダクト２６の側面との間をシール
するシール溝５１が形成されている。そのシール溝５１
に、図３（Ｅ）に示す別部材のシール板５２を、図３
（Ｄ）に鎖線で示すように嵌め込むことにより、隣合う
遷移ダクト２６の下流端部の両側面でシール板５２を図
３（Ｆ）のように挟んで、両下流端部間がシールされて
いる。シール板５２は、シール溝５１に嵌め込んだの
ち、その上下の爪５２ａを外側へ折り曲げて、シール溝
５１から径方向の内外方に脱落するのが防止される。
には、図３（Ｂ），（Ｃ）に部分平面図で示すように、
周方向に隣接する遷移ダクト２６の側面との間をシール
するシール溝５１が形成されている。そのシール溝５１
に、図３（Ｅ）に示す別部材のシール板５２を、図３
（Ｄ）に鎖線で示すように嵌め込むことにより、隣合う
遷移ダクト２６の下流端部の両側面でシール板５２を図
３（Ｆ）のように挟んで、両下流端部間がシールされて
いる。シール板５２は、シール溝５１に嵌め込んだの
ち、その上下の爪５２ａを外側へ折り曲げて、シール溝
５１から径方向の内外方に脱落するのが防止される。
【００２４】タービン４の第１段ノズル５３もセラミッ
ク部品からなる。このノズル５３は、図５に示すよう
に、周方向に分割された複数のノズルセグメント５４に
より形成される。各ノズルセグメント５４の外周壁部５
５には突部５５ａが形成されている。また、ノズル５３
の外周に配置されてハウジング１４（図２）に固定され
る金属製リング部材５７の内周部には、その周方向に並
べて複数の凹部５７ａが形成されている。ノズルセグメ
ント５４の凸部５５ａと金属製リング５７の凹部５７ａ
とが、図５に示すように噛み合うことにより、ノズルセ
グメント５４の周方向についての位置決めが図られてお
り、図２に示す燃焼ガスＧの流れ方向へは移動自在とさ
れている。ノズルセグメント５４の凸部５５ａは、その
下流側の面がハウジング１４の受け部１４ａで受け止め
られている。
ク部品からなる。このノズル５３は、図５に示すよう
に、周方向に分割された複数のノズルセグメント５４に
より形成される。各ノズルセグメント５４の外周壁部５
５には突部５５ａが形成されている。また、ノズル５３
の外周に配置されてハウジング１４（図２）に固定され
る金属製リング部材５７の内周部には、その周方向に並
べて複数の凹部５７ａが形成されている。ノズルセグメ
ント５４の凸部５５ａと金属製リング５７の凹部５７ａ
とが、図５に示すように噛み合うことにより、ノズルセ
グメント５４の周方向についての位置決めが図られてお
り、図２に示す燃焼ガスＧの流れ方向へは移動自在とさ
れている。ノズルセグメント５４の凸部５５ａは、その
下流側の面がハウジング１４の受け部１４ａで受け止め
られている。
【００２５】また、第１段ノズル５３の内周面は、遷移
ダクト２６の下流端部の内外周面の場合と同様に、シー
ルリング５９（第２の部材）およびセラミックばね６０
を介してハウジング１４側のばね受け部材６７（第１の
部材）に支持されている。この場合のシールリング５９
も、周方向に分割された複数のセラミック製リング片か
らなり、セラミックばね６０もシールリング５９の内周
面と曲率半径が異なる円弧状に弯曲した細長い板状に形
成されたセラミック材料からなる。このセラミックばね
６０の弾性力により、シールリング５９が第１段ノズル
５３の内周面に圧接される。これにより、セラミック部
品である複数のノズルセグメント５４からなる第１段ノ
ズル５３の内周のシールを、複数のリング片からなるシ
ールリング５９で行うことができ、大型のガスタービン
に対応できる。
ダクト２６の下流端部の内外周面の場合と同様に、シー
ルリング５９（第２の部材）およびセラミックばね６０
を介してハウジング１４側のばね受け部材６７（第１の
部材）に支持されている。この場合のシールリング５９
も、周方向に分割された複数のセラミック製リング片か
らなり、セラミックばね６０もシールリング５９の内周
面と曲率半径が異なる円弧状に弯曲した細長い板状に形
成されたセラミック材料からなる。このセラミックばね
６０の弾性力により、シールリング５９が第１段ノズル
５３の内周面に圧接される。これにより、セラミック部
品である複数のノズルセグメント５４からなる第１段ノ
ズル５３の内周のシールを、複数のリング片からなるシ
ールリング５９で行うことができ、大型のガスタービン
に対応できる。
【００２６】また、第１段ノズル５３の外周には、リン
グ状のばねホルダ６１が配置され、前記金属製リング部
材５７とともにハウジング１４にボルト締めされてい
る。このばねホルダ６１により、周方向に並べて配置さ
れる複数のコイルスプリング６２が保持され、これらス
プリングコイル６２の弾性力がばね受け部材６３を介し
てノズルセグメント５４の凸部５５ａの上流側の面に軸
方向に作用する。このようなノズル５３の支持構造によ
り、セラミック部品である第１段ノズル５３と金属製リ
ング部材５７などとの熱膨張差をコイルスプリング６２
で吸収することができ、ノズル５３が損傷しにくくな
る。
グ状のばねホルダ６１が配置され、前記金属製リング部
材５７とともにハウジング１４にボルト締めされてい
る。このばねホルダ６１により、周方向に並べて配置さ
れる複数のコイルスプリング６２が保持され、これらス
プリングコイル６２の弾性力がばね受け部材６３を介し
てノズルセグメント５４の凸部５５ａの上流側の面に軸
方向に作用する。このようなノズル５３の支持構造によ
り、セラミック部品である第１段ノズル５３と金属製リ
ング部材５７などとの熱膨張差をコイルスプリング６２
で吸収することができ、ノズル５３が損傷しにくくな
る。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明の弾性支持構造に
よれば、シールリングとばね受け部材間のスペースを大
きく取ることなく、そのセラミックばねのばね力によ
り、前記シールリングを前記ばね受け部材に相対移動可
能に支持することができる。さらに、前記セラミックば
ねの弾性力により、前記シールリングが前記遷移ダクト
の下流端部の内外周面に圧接される。これにより、セラ
ミック部品である複数の遷移ダクトの下流端部の内外周
のシールを、シールリングで行うことができる。
よれば、シールリングとばね受け部材間のスペースを大
きく取ることなく、そのセラミックばねのばね力によ
り、前記シールリングを前記ばね受け部材に相対移動可
能に支持することができる。さらに、前記セラミックば
ねの弾性力により、前記シールリングが前記遷移ダクト
の下流端部の内外周面に圧接される。これにより、セラ
ミック部品である複数の遷移ダクトの下流端部の内外周
のシールを、シールリングで行うことができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る弾性支持構造を有す
るガスタービンを示す一部破断した概略側面図である。
るガスタービンを示す一部破断した概略側面図である。
【図２】図１の燃焼器の要部を拡大して詳細に示す縦断
面図である。
面図である。
【図３】（Ａ）は同燃焼器における遷移ダクトの背面
図、（Ｂ）は同遷移ダクトの下流端部の一部を示す平面
図、（Ｃ）は同遷移ダクトの下流端部の他部を示す平面
図、（Ｄ）は同遷移ダクトの下流端部の側面図、（Ｅ）
はシール板を示す斜視図、（Ｆ）は隣合う遷移ダクトの
下流端部のシール構造を示す要部平面図である。
図、（Ｂ）は同遷移ダクトの下流端部の一部を示す平面
図、（Ｃ）は同遷移ダクトの下流端部の他部を示す平面
図、（Ｄ）は同遷移ダクトの下流端部の側面図、（Ｅ）
はシール板を示す斜視図、（Ｆ）は隣合う遷移ダクトの
下流端部のシール構造を示す要部平面図である。
【図４】同燃焼器における遷移ダクトの下流端部の支持
構造を示す背面図である。
構造を示す背面図である。
【図５】タービンのノズルを示す正面図である。
５０，６０，７０…セラミックばね、４９，５９…シー
ルリング（第２の部材）、６５…ばね受け部材（第１の
部材）、６６…ばね受け部材（第２の部材）、６７…ば
ね受け部材（第１の部材）、６９…シールリング（第１
の部材）、４９０，６６０…内面、６５１，６９１…外
面。
ルリング（第２の部材）、６５…ばね受け部材（第１の
部材）、６６…ばね受け部材（第２の部材）、６７…ば
ね受け部材（第１の部材）、６９…シールリング（第１
の部材）、４９０，６６０…内面、６５１，６９１…外
面。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 久保 敏文
鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ
株式会社 総合研究所内
(72)発明者 嵜元 敏和
鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ
株式会社 総合研究所内
(56)参考文献 特開 昭60−104701（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−95733（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−27611（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−30431（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−95224（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−123842（ＪＰ，Ｕ)
実開 平２−100061（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16F 1/18
F16J 15/10
F23R 3/42
F23R 3/60
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスタービンの環状の車室の周方向に沿
って複数個が等間隔で配置された燃焼器の燃焼筒の下流
側に接続される遷移ダクトにおいて、 前記遷移ダクトの内周側および外周側で、 セラミック材
料からなる円弧状に弯曲した細長い板状のセラミックば
ねが、第１の部材の弯曲した外面と第２の部材の弯曲し
た内面との間に介在しており、 前記セラミックばねは、その長手方向両端部で第１の部
材に接触し、中央部で第２の部材に接触しており、 前記第１の部材および第２の部材の一方が、前記遷移ダ
クトに圧接されて遷移ダクトの内外周をシールするセラ
ミック製のシールリングで、他方がハウジングに設けた
ばね受け部材であり、 前記セラミックばねのばね力により、前記シールリング
が前記ばね受け部材に対して径方向に相対移動可能に支
持されている弾性支持構造。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記第１の部材の外面および第２の部材の内面は円弧状
または円周状であり、 前記セラミックばねは円弧状に形成されて、自然状態で
その曲率半径が、前記第１の部材の外面のおよび第２の
部材の内面の各曲率半径よりも小さく設定されている弾
性支持構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138552A JP3516390B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | セラミックばねを用いた弾性支持構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138552A JP3516390B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | セラミックばねを用いた弾性支持構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001317577A JP2001317577A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3516390B2 true JP3516390B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18646143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000138552A Expired - Fee Related JP3516390B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | セラミックばねを用いた弾性支持構造 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3516390B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1533572A1 (de) * | 2003-11-24 | 2005-05-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbinenbrennkammer und Gasturbine |
| DE102004018999B4 (de) * | 2004-04-20 | 2006-04-20 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Federelement sowie Herstellung und Verwendung derselben |
| JP3892859B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2007-03-14 | 川崎重工業株式会社 | タービンノズルの支持構造 |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138552A patent/JP3516390B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001317577A (ja) | 2001-11-16 |
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