JPH01244121A - Combustor for ceramics gas turbine - Google Patents

Combustor for ceramics gas turbine

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Publication number
JPH01244121A
JPH01244121A JP7118588A JP7118588A JPH01244121A JP H01244121 A JPH01244121 A JP H01244121A JP 7118588 A JP7118588 A JP 7118588A JP 7118588 A JP7118588 A JP 7118588A JP H01244121 A JPH01244121 A JP H01244121A
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JP
Japan
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combustor
turbine
intermediate duct
spring
ceramic
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Application number
JP7118588A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuharu Murota
室田 光春
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Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01244121A publication Critical patent/JPH01244121A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent rupture of a combustor, by a method wherein the two end parts, in the direction of an axis, of a combustor are supported to a combustor casing through the energizing force of a spring. CONSTITUTION:A bolt 67 is loosely engaged with the holes of a flange part 33a of a transition duct 33 of a combustor 9 made of ceramics and a metallic plate 66 of a main casing 1, and a soil spring 68 is located between the head part of the bolt 67 and the flange 33a. A coil spring 70 is provided between the other end of a liner support 36 of the combustor 9 and a spring press 69 of the combustor casing 2. This constitution enables absorption of a difference in thermal expansion through the expansion and contraction of the spring to prevent rupture of the combustor.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高温高圧のガスに曝される部分をセラミック
スにより構成したセラミックスガスタービンにおいて、
圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させる燃焼器に関する
ものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention provides a ceramic gas turbine in which a portion exposed to high-temperature and high-pressure gas is made of ceramic.
The present invention relates to a combustor that burns a mixture of compressed air and fuel.

(従来の技術) 従来のガスタービンは、金属製の部品を組立てることに
より構成されており、燃焼器も耐熱合金製であった。
(Prior Art) A conventional gas turbine is constructed by assembling metal parts, and the combustor is also made of a heat-resistant alloy.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら上記従来の構成では、無冷却で1000℃
以上のガス温度での運転は不可能であり、効率が充分で
はなかった。また空気冷却構造を取れば1000℃以上
の運転も可能であるが、この場合、空気冷却のためのパ
ワーロスが生じる。
(Problem to be solved by the invention) However, in the above conventional configuration, the temperature of 1000°C without cooling is
Operation at higher gas temperatures was impossible and the efficiency was not sufficient. Furthermore, if an air cooling structure is adopted, operation at temperatures above 1000°C is possible, but in this case, power loss occurs due to air cooling.

そこで、高温高圧のガスに曝される部分を耐熱性に優れ
たセラミックスにより構成することが考えられるが、耐
熱性に優れたセラミックスは硬くて割れやすいため、熱
膨張時に拘束力が作用した場合、容易に損傷してしまう
。特に、燃焼器は最も高温になる部分であり、かつ大き
いので、全体をセラミックスで一体に成型すると、熱膨
張により容易に破損し、また複数の分割片に分割した場
合、分割片同士をボルト・ナツト等で強固に連結すると
熱膨張の差により容易に破損する。またセラミックスと
金属とは熱膨張率が異なるため、セラミックス製の燃焼
器を金属製の燃焼器ケーシングに強固に支持すると、熱
膨張時に燃焼器に無理な力が作用し、セラミックス部品
が破壊する。
Therefore, it is possible to construct the parts exposed to high-temperature, high-pressure gases using ceramics with excellent heat resistance, but ceramics with excellent heat resistance are hard and easily cracked, so if a restraining force is applied during thermal expansion, easily damaged. In particular, the combustor is the part that reaches the highest temperature and is large, so if the whole is molded as one piece of ceramic, it will easily break due to thermal expansion, and if it is divided into multiple pieces, the pieces should be connected with bolts. If they are tightly connected using nuts, etc., they will easily break due to the difference in thermal expansion. Furthermore, since ceramics and metals have different coefficients of thermal expansion, if a ceramic combustor is firmly supported by a metal combustor casing, an excessive force will be applied to the combustor during thermal expansion, causing the ceramic parts to break.

(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するため、本発明のセラミックスガスタ
ービンの燃焼器は、圧縮機により圧縮された圧縮空気と
燃料との混合気を燃焼させる燃焼器と、この燃焼器から
高温高圧のガスを供給されて前記圧縮機を駆動するガス
発生器タービン部と、このガス発生器タービン部に連通
してパワータービンロータを回転駆動するパワータービ
ン部とを各々セラミックスにより構成したセラミックス
ガスタービンにおいて、前記燃焼器の軸芯方向両端部を
ばねの付勢力により燃焼器ケーシングに支持すると共に
、この燃焼器を軸芯方向適所にて複数個に分割し、各分
割片同士の当接面を球面の一部を構成する形状にしたも
のである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, a combustor for a ceramic gas turbine according to the present invention includes a combustor that combusts a mixture of compressed air and fuel compressed by a compressor, and a combustor that combusts a mixture of compressed air and fuel compressed by a compressor. A gas generator turbine section that is supplied with high-temperature, high-pressure gas from a container to drive the compressor, and a power turbine section that communicates with the gas generator turbine section and rotationally drives a power turbine rotor are each made of ceramics. In a ceramic gas turbine, both ends of the combustor in the axial direction are supported by the combustor casing by the biasing force of a spring, and the combustor is divided into a plurality of pieces at appropriate positions in the axial direction, and each divided piece is placed in contact with another. The contact surface is shaped to form part of a spherical surface.

(作用) 燃焼器が高温高圧のガスに曝されて熱膨張した場合、燃
焼器はばねの付勢力により燃焼器ケーシングに支持され
ているので、セラミックス製の燃焼器と金属製の燃焼器
ケーシングとの熱膨張の差はばねの伸縮により吸収され
る。また燃焼器は複数の分割片に分割されているので、
全体を一体に成型した場合のように熱膨張時に大きな内
部応力が作用して破壊に至るということがなく、しかも
各分割片同士は球面の一部を構成する形状の当接面で当
接しているので、熱膨張時に分割片同士の間に拘束力が
作用することがないと同時に、各分割片に多少の製造誤
差があっても分割片同士の当接面が滑らかに接触する。
(Function) When the combustor is exposed to high-temperature, high-pressure gas and thermally expands, the combustor is supported by the combustor casing by the biasing force of the spring, so the difference between the ceramic combustor and the metal combustor casing increases. The difference in thermal expansion is absorbed by the expansion and contraction of the spring. Also, since the combustor is divided into multiple pieces,
Unlike when the whole is molded as one piece, large internal stress does not act upon thermal expansion and cause breakage, and each divided piece comes into contact with the contact surface that forms part of a spherical surface. Therefore, no restraining force acts between the divided pieces during thermal expansion, and at the same time, even if there are some manufacturing errors in each divided piece, the contact surfaces of the divided pieces come into smooth contact with each other.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図〜第7図に基づいて説
明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 7.

°第1図は本発明の一実施例におけるセラミックスガス
タービンの一部切欠平面図、第2図は同要部縦断正面図
で、1はメインケーシングであり、このメインケーシン
グ1には燃焼器ケーシング2(第2図)が複数のボルト
3により取付けられている。メインケーシング1の内部
には、圧縮機5とガス発生器タービン部6とパワーター
ビン部7と熱交換器8とが設置され、燃焼器ケーシング
2の内部には燃焼器9が設置されており、圧縮機5によ
り圧縮された空気が熱交換器8を通過する間に加熱され
て燃焼器9に流入し、燃焼器9で燃料と混合されて燃焼
し、これにより発生した高温高圧のガスはガス発生器タ
ービン部6に供給されて圧縮機5を駆動し、さらにガス
発生器タービン部6からパワータービン部7に供給され
て出力を発生させる。
° Fig. 1 is a partially cutaway plan view of a ceramic gas turbine according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a longitudinal sectional front view of the same main part. 2 (FIG. 2) is attached with a plurality of bolts 3. A compressor 5, a gas generator turbine section 6, a power turbine section 7, and a heat exchanger 8 are installed inside the main casing 1, and a combustor 9 is installed inside the combustor casing 2. The air compressed by the compressor 5 is heated while passing through the heat exchanger 8 and flows into the combustor 9, where it is mixed with fuel and combusted, and the high temperature and high pressure gas generated thereby is gas. The gas is supplied to the generator turbine section 6 to drive the compressor 5, and further supplied from the gas generator turbine section 6 to the power turbine section 7 to generate output.

前記ガス発生器タービン部6は、外周に複数のロータ羽
根11が円周方向適当間隔おきに一体に突設されたロー
タ12と、ロータ羽根11の一端側に近接対向するほぼ
環状のバックプレート13と、ロータ羽根11の他端側
に近接対向するほぼ環状のタービンシュラウド14と、
バックプレート13とタービンシュラウド14との間に
挾まれてロータ羽根11の外周に近接対向する環状のタ
ービンノズル15と、内周部をバックプレート13とタ
ービンシュラウド14との間に挾まれてタービンノズル
15の外周に当接するほぼ環状のタービン入口ダクト1
6と、半径方向に沿う断面がほぼL字状のタービンシュ
ラウド14の内周部の突出端に一端が当接する筒状の第
1のアウター中間ダクト17と、この一端から他端にか
けて次第に大径になる第1のアウター中間ダクト17の
内周に半径方向に所定間隔をあけて中央部よりも一端側
が遊嵌するコーン状のインナー中間ダクト18とにより
構成されており、これらは窒化硅素系あるいは炭化硅素
系等の耐熱性に優れたセラミックスに゛より成型されて
いる。前記タービンノズル15は、多数の分割片が円周
方向に隣接配置された構造であって、各分割片には各々
1個のブレード15aが一体に形成されている。前記バ
ックプレート13とタービンノズル15との間にはセラ
ミックス製のウェーブスプリング19が介装されており
、このウェーブスプリング19は環状で、円周方向1つ
割りに成型されている。前記タービンシュラウド14の
内周部の突出端と第1のアウター中間ダクト17の一端
との当接部は、軸芯方向と半径方向との双方に対向して
おり、半径方向の対向面間にはセラミックス製のシール
リング20が介装されている。前記バックプレート13
とタービン入口ダクト16との当接面21は、水平方向
に対して39°以上の傾斜面になされている。
The gas generator turbine section 6 includes a rotor 12 having a plurality of rotor blades 11 integrally protruding from the outer periphery at appropriate intervals in the circumferential direction, and a substantially annular back plate 13 that closely opposes one end of the rotor blades 11. and a substantially annular turbine shroud 14 that closely opposes the other end of the rotor blade 11;
An annular turbine nozzle 15 is sandwiched between the back plate 13 and the turbine shroud 14 and faces closely to the outer circumference of the rotor blade 11; and a turbine nozzle whose inner circumference is sandwiched between the back plate 13 and the turbine shroud 14. A substantially annular turbine inlet duct 1 abutting the outer periphery of 15
6, a cylindrical first outer intermediate duct 17 whose one end abuts the protruding end of the inner circumference of the turbine shroud 14, which has a substantially L-shaped cross section along the radial direction; The cone-shaped inner intermediate duct 18 is loosely fitted on the inner periphery of the first outer intermediate duct 17 at a predetermined interval in the radial direction, and one end of the inner intermediate duct 18 is loosely fitted in the inner periphery of the first outer intermediate duct 17. It is molded from ceramics with excellent heat resistance such as silicon carbide. The turbine nozzle 15 has a structure in which a large number of divided pieces are arranged adjacent to each other in the circumferential direction, and each divided piece is integrally formed with one blade 15a. A wave spring 19 made of ceramic is interposed between the back plate 13 and the turbine nozzle 15, and the wave spring 19 is annular and molded into pieces in the circumferential direction. The contact portion between the protruding end of the inner peripheral portion of the turbine shroud 14 and one end of the first outer intermediate duct 17 is opposed to each other in both the axial direction and the radial direction, and there is a gap between the opposing surfaces in the radial direction. A seal ring 20 made of ceramic is interposed therein. The back plate 13
The contact surface 21 between the turbine inlet duct 16 and the turbine inlet duct 16 is inclined at an angle of 39° or more with respect to the horizontal direction.

前記第1のアウター中間ダクト17とインナー中間ダク
ト18とはそれらに円周方向適当間隔おきに半径方向に
沿って形成された複数の孔に各々遊嵌するセラミックス
製のピン22により連結されており、このビン22は、
第3図〜第5図に詳細に示すように、頭部に切欠部23
が形成されていると共に、ガス流の抵抗を小さくするた
めに第1のアウター中間ダクト17とインナー中間ダク
ト18との間隙に位置する部分が翼24を構成している
。そして切欠部23は底面が円筒面の一部を構成する形
状であり、g24は両端部が断面半円形でかつ一端側か
ら他端側にかけて次第に細くなっている。
The first outer intermediate duct 17 and the inner intermediate duct 18 are connected to each other by ceramic pins 22 that are loosely fitted into a plurality of holes formed along the radial direction at appropriate intervals in the circumferential direction. , this bottle 22 is
As shown in detail in FIGS. 3 to 5, there is a notch 23 in the head.
In addition, in order to reduce gas flow resistance, a portion located in the gap between the first outer intermediate duct 17 and the inner intermediate duct 18 constitutes a wing 24. The notch 23 has a bottom surface forming a part of a cylindrical surface, and the both ends of the notch 23 have a semicircular cross section and gradually become thinner from one end to the other end.

前記パワータービン部7は、一端が前記第1のアウター
中間ダクト17の他端に当接しかつ前記インナー中間ダ
クト18の中央部よりも他端側の外周に半径方向に所定
間隔をあけて遊嵌する円筒状の第2のアウター中間ダク
ト26と、外側筒体27aと内側筒体27bとからなる
二重筒状でかつ外側筒体27aの一端が第2のアウター
中間ダクト26の他端に当接する排気デイフユーザ−2
7と、第2のアウター中間ダクト26の他端部とインナ
ー中間ダクト18の他端部との間に円周方向適当間隔お
きに配置された多数のパワータービンノズル28と、外
側筒体27aの一端部内周側に周方向適当間隔おきに多
数配置されたパワータービン部に一部2つとにより構成
されており、これらは窒化硅素系あるいは炭化硅素系等
の耐熱性に優れたセラミックスにより構成されている。
The power turbine section 7 has one end in contact with the other end of the first outer intermediate duct 17, and is loosely fitted in the outer periphery of the inner intermediate duct 18 at a predetermined interval in the radial direction on the other end side of the center section of the inner intermediate duct 18. The second outer intermediate duct 26 has a cylindrical shape, and has a double cylindrical shape consisting of an outer cylindrical body 27a and an inner cylindrical body 27b, and one end of the outer cylindrical body 27a is in contact with the other end of the second outer intermediate duct 26. Contacting exhaust diff user-2
7, a large number of power turbine nozzles 28 arranged at appropriate intervals in the circumferential direction between the other end of the second outer intermediate duct 26 and the other end of the inner intermediate duct 18, and the outer cylindrical body 27a. It consists of a power turbine section, which is arranged in large numbers at appropriate intervals in the circumferential direction on the inner circumferential side of one end, and some two of them, and these are made of ceramics with excellent heat resistance such as silicon nitride or silicon carbide. There is.

前記多数のパワータービンノズル28は、一体に形成さ
れた円柱状突出部28aが前記第2のアウター中間ダク
ト26の他端部により構成されるパワータービンシュラ
ウド26aの孔を貫通して外周側へ突出しており、この
突出部分を金属製の連結具30により互いに連結されて
いる。したがってパワータービンノズル28を円柱状突
出部28aの軸芯周りに任意の角度回動させることによ
り、ガス流に対するパワータービンノズル28の角度を
自在に調整できる。前記第2のアウター中間ダクト26
の他端外周部からは、フランジ部26bが一体に軸芯方
向に突出しており、このフランジ部26bの内周と前記
排気デイフユーザ−27の外側筒体27aの外周との間
にはセラミックス製のシールリング31が介装されてい
る。
The plurality of power turbine nozzles 28 have an integrally formed cylindrical protrusion 28a that penetrates a hole in a power turbine shroud 26a formed by the other end of the second outer intermediate duct 26 and protrudes toward the outer circumferential side. The protruding portions are connected to each other by a metal connector 30. Therefore, by rotating the power turbine nozzle 28 at an arbitrary angle around the axis of the cylindrical protrusion 28a, the angle of the power turbine nozzle 28 with respect to the gas flow can be freely adjusted. Said second outer intermediate duct 26
A flange portion 26b integrally projects in the axial direction from the outer periphery of the other end, and a ceramic plate is disposed between the inner periphery of the flange portion 26b and the outer periphery of the outer cylindrical body 27a of the exhaust diff user 27. A seal ring 31 is interposed.

前記燃焼器9は、第2図のように、一端側が他端側より
も大径のほぼ筒状でかつ一端が前記タービン入口ダクト
16のフランジ部16aの開口端に当接するトランジシ
ョンダクト33と、このトランジションダクト33の他
端に一端が当接する筒状の燃焼器ライナー34と、この
燃焼器ライナー34の他端に一端が当接するほぼ環状の
第1のライナーサポート35とにより構成されており、
これらは窒化硅素系あるいは炭化硅素系等の耐熱性に優
れたセラミックスにより構成されている。
As shown in FIG. 2, the combustor 9 includes a transition duct 33, which has a substantially cylindrical shape with one end having a larger diameter than the other end, and one end of which abuts the open end of the flange portion 16a of the turbine inlet duct 16; It is composed of a cylindrical combustor liner 34 whose one end abuts against the other end of the transition duct 33, and a substantially annular first liner support 35 whose one end abuts the other end of the combustor liner 34.
These are made of ceramics with excellent heat resistance, such as silicon nitride or silicon carbide.

前記第1のライナーサポート35の他端にはセラミック
ス製でかつほぼ筒状の第2のライナーサポート36の一
端が当接しており、前記燃焼器ライナー34には孔37
が形成されていると共に前記燃焼器ケーシング2に固定
された点火プラグ38の先端部が嵌入している。前記ト
ランジションダクト33の他端と燃焼器ライナー34の
一端との当接面、および燃焼器ライナー34の他端と第
1のライナーサポート35の一端との当接面は、球面の
一部を構成する形状になされている。
One end of a substantially cylindrical second liner support 36 made of ceramics is in contact with the other end of the first liner support 35, and a hole 37 is provided in the combustor liner 34.
is formed, and the tip of the spark plug 38 fixed to the combustor casing 2 is fitted therein. The contact surface between the other end of the transition duct 33 and one end of the combustor liner 34 and the contact surface between the other end of the combustor liner 34 and one end of the first liner support 35 constitute a part of a spherical surface. It is shaped like this.

前記ロータ12の一端部は、両端部を軸受40゜41に
より回動自在に支持された金属製で中空状の回転軸42
の他端部に嵌合固着されており、この回転軸42の外周
には前記圧縮機5の多数のブレード5aが円周方向適当
間隔おきに固着されている。前記バックプレート13の
外周には、半径方向外側に突出する複数の突起13aが
円周方向適当間隔おきに一体に突設されており、これら
突起13aは、前記メインケーシング1に取付けられた
金属製の環状板43に当接している。そしてこれら突起
13aと環状板43との双方の孔に遊嵌するピン44が
設けられており、各ピン44の先端部に植設されたコツ
タ45と環状板43との間にはコイルばね46が介装さ
れている。
One end of the rotor 12 has a hollow metal rotating shaft 42 rotatably supported at both ends by bearings 40° 41.
A large number of blades 5a of the compressor 5 are fixed to the outer periphery of the rotating shaft 42 at appropriate intervals in the circumferential direction. On the outer periphery of the back plate 13, a plurality of protrusions 13a protruding outward in the radial direction are integrally provided at appropriate intervals in the circumferential direction. It is in contact with the annular plate 43 of. Pins 44 that loosely fit into the holes of both the protrusions 13a and the annular plate 43 are provided, and a coil spring 46 is installed between the annular plate 43 and a cotter 45 implanted at the tip of each pin 44. is interposed.

前記第1のアウター中間ダクト17は、第6図および第
7図のように、他端部外周面に複数の突起17aが円周
方向適当間隔おきに一体に突設されており、各突起17
aには軸芯方向に沿う孔48が形成されている。前記第
2のアウター中間ダクト26の一端部も同様の構成であ
って、第1のアウター中間ダクト17の他端部および第
2のアウター中間ダクト26の一端部の外周は金属製で
環状のセパレータ49の内周に当接しており、このセパ
レータ49の内周部と第1のアウター中間ダクト17の
他端部および第2のアウター中間ダクト26の一端部の
外周部とはセラミックス製の環状の中間ダクト取付はリ
ング50と金属製の環状板51とにより挾まれている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the first outer intermediate duct 17 has a plurality of protrusions 17a integrally provided on the outer peripheral surface of the other end at appropriate intervals in the circumferential direction, and each protrusion 17
A hole 48 is formed along the axial direction in a. One end of the second outer intermediate duct 26 also has a similar configuration, and the outer periphery of the other end of the first outer intermediate duct 17 and one end of the second outer intermediate duct 26 is made of metal and has an annular separator. The inner periphery of the separator 49 and the outer periphery of the other end of the first outer intermediate duct 17 and one end of the second outer intermediate duct 26 are connected to an annular ceramic ring. The intermediate duct attachment is sandwiched between a ring 50 and a metal annular plate 51.

そして中間ダクト取付はリング50の孔と第1のアウタ
ー中間ダクト17の孔48と第2のアウター中間ダクト
26の孔と環状板51の孔とに遊嵌する複数のピン52
が円周方向適当間隔おきに設けられており、これら各ピ
ン52の先端部に植設されたコック53と環状板43と
の間にはコイルばね54が介装されている。前記中間ダ
クト取付はリング50の内周部は軸芯方向一端側へ突出
して前記ピン22の切欠部23に係合しており、これに
よりピン22の回動が阻止されている。
The intermediate duct is attached using a plurality of pins 52 that loosely fit into the hole of the ring 50, the hole 48 of the first outer intermediate duct 17, the hole of the second outer intermediate duct 26, and the hole of the annular plate 51.
are provided at appropriate intervals in the circumferential direction, and a coil spring 54 is interposed between the cock 53 implanted at the tip of each pin 52 and the annular plate 43. In the intermediate duct attachment, the inner circumference of the ring 50 protrudes toward one end in the axial direction and engages with the notch 23 of the pin 22, thereby preventing the pin 22 from rotating.

前記多数のパワータービンブレード29の内周縁部は、
パワータービンロータ56の外周に円周方向適当間隔お
きに軸芯方向に沿って形成された多数の溝に各々嵌合し
ており、パワータービンロータ56の外周部とパワータ
ービンブレード29の内周部とは1対の金属板57によ
り挾まれ、これら1対の金属板57はパワータービンロ
ータ56°を軸芯方向に貫通するリベット58により互
いに連結されている。パワータービンロータ56は、両
端部を軸受59.60により回動自在に支持されたパワ
ータービンシャフト61の一端に固着されており、この
パワータービンシャフト61は図外の減速機を介して出
力軸62に連結されている。
The inner peripheral edge of the large number of power turbine blades 29 is
They fit into a number of grooves formed along the axial direction at appropriate circumferential intervals on the outer periphery of the power turbine rotor 56, and the outer periphery of the power turbine rotor 56 and the inner periphery of the power turbine blades 29 are connected to each other. are sandwiched between a pair of metal plates 57, which are connected to each other by a rivet 58 passing through the power turbine rotor 56° in the axial direction. The power turbine rotor 56 is fixed to one end of a power turbine shaft 61 which is rotatably supported at both ends by bearings 59 and 60, and this power turbine shaft 61 is connected to an output shaft 62 via a reduction gear (not shown). is connected to.

前記排気デイフユーザ−27の内側筒体27bの内周に
は、環状の突出部27cが半径方向に対して傾斜した状
態で一体に突設され、この突出部27cは、前記メイン
ケーシング1のベアリング受け1a部分とベアリング押
え63との外周に形成された環状で半径方向の断面が三
角形の凹部に嵌入しており、突出部27cとベアリング
押え63との間には金属製で環状の板ばね64が介装さ
れている。
An annular protrusion 27c is integrally provided on the inner periphery of the inner cylindrical body 27b of the exhaust diff user 27 in a state that is inclined with respect to the radial direction. It fits into an annular recess with a triangular radial cross section formed on the outer periphery of the portion 1a and the bearing holder 63, and a metal annular leaf spring 64 is provided between the protrusion 27c and the bearing holder 63. It has been intervened.

前記燃焼器9のトランジションダクト33には、一端部
外周の所定箇所にフランジ部33aが一体に突設されて
おり、このフランジ部33gは、前記メインケーシング
1に取付けられた金属板66上に載置されている。これ
らフランジ部33aおよび金属板66の孔にはボルト6
7が遊嵌しており、ボルト67の頭部とフランジ部33
aとの間にはコイルばね68が介装されている。前記第
2のライナーサポート36の他端と前記燃焼器ケーシン
グ2に取付けられたばね押え69との間にはコイルばね
70が介装されており、このコイルばね70により第2
のライナーサポート36は軸芯方向一端側に付勢されて
いる。そして前記フランジ部33aのボルト67貫通部
分の位置は、第2のライナーサポート36の軸芯の延長
線上にある。
A flange portion 33a is integrally provided on the transition duct 33 of the combustor 9 at a predetermined location on the outer periphery of one end, and this flange portion 33g is mounted on a metal plate 66 attached to the main casing 1. It is placed. Bolts 6 are inserted into the holes of the flange portion 33a and the metal plate 66.
7 is loosely fitted, and the head of the bolt 67 and the flange part 33
A coil spring 68 is interposed between a and a. A coil spring 70 is interposed between the other end of the second liner support 36 and a spring retainer 69 attached to the combustor casing 2.
The liner support 36 is biased toward one end in the axial direction. The position of the bolt 67 penetrating portion of the flange portion 33a is on the extension of the axis of the second liner support 36.

第2のライナーサポート36の内周には燃料噴射ノズル
71が嵌合しており、この燃料噴射ノズル71は燃料供
給ロア2から供給された灯油あるいは軽油等の燃料を燃
焼器ケーシング2内に噴射する。
A fuel injection nozzle 71 is fitted into the inner periphery of the second liner support 36, and this fuel injection nozzle 71 injects fuel such as kerosene or light oil supplied from the fuel supply lower 2 into the combustor casing 2. do.

前記セパレータ49の半径方向外側には前記メインケー
シング1から一体に突設された環状フランジ74が配置
されており、これらセパレータ49の外周部と環状フラ
ンジ74の内周部とは共に断面略し字状で、軸芯方向と
半径方向との双方に対向している。そして軸芯方向の対
向面間にはコイルばね75が介装されている。
An annular flange 74 integrally protruding from the main casing 1 is disposed on the radially outer side of the separator 49, and the outer periphery of the separator 49 and the inner periphery of the annular flange 74 both have an oval-shaped cross section. and are opposed in both the axial direction and the radial direction. A coil spring 75 is interposed between the opposing surfaces in the axial direction.

次に作用を説明する。圧縮機5により圧縮された空気は
、通路78を通って熱交換器8に送り込まれ、熱交換器
8を通過する間に加熱されて空間79に至る。そして燃
焼器ライナー34の孔37から燃焼器9の内部に流入す
る。一方、燃料供給ロア2から供給された燃料は、燃料
噴射ノズル71から燃焼器9の内部に噴射され、圧縮空
気と混合されて混合気が形成される。そして点火プラグ
38から火花が発生すると、混合気が燃焼して高温高圧
のガスが発生する。この高温高圧のガスはタービン入口
ダクト16を通ってタービンノズル15から噴射され、
ロータ羽根11に円周方向の分力を与える。これにより
ロータ12が回動し、ロータ12と一体に回転軸42が
回転して、圧縮機5の運転が継続される。ロータ12を
回転駆動した高温高圧のガスは、第1のアウター中間ダ
クト17とインナー中間ダクト18との間の環状空間お
よび第2のアウター中間ダクト26とインナー中間ダク
ト18との間の環状空間を通ってパワータービンノズル
28から噴射され、パワータービンブレード29に円周
方向の分力を与える。これによりパワータービンロータ
56が回転し、パワータービンロータ56と一体にパワ
ータービンシャフト61が回転して、図外の減速機を介
して出力軸62が駆動される。パワータービンロータ5
6を駆動したガスは、排気デイフユーザ−27の終端開
口から空間80と熱交換器8とを通って排気口81から
放出される。
Next, the effect will be explained. The air compressed by the compressor 5 is sent to the heat exchanger 8 through the passage 78 and is heated while passing through the heat exchanger 8 and reaches the space 79 . Then, it flows into the interior of the combustor 9 through the hole 37 of the combustor liner 34 . On the other hand, the fuel supplied from the fuel supply lower 2 is injected into the combustor 9 from the fuel injection nozzle 71 and mixed with compressed air to form an air-fuel mixture. When a spark is generated from the ignition plug 38, the air-fuel mixture is combusted and high-temperature, high-pressure gas is generated. This high-temperature, high-pressure gas passes through the turbine inlet duct 16 and is injected from the turbine nozzle 15.
A component force is applied to the rotor blade 11 in the circumferential direction. As a result, the rotor 12 rotates, the rotating shaft 42 rotates together with the rotor 12, and the compressor 5 continues to operate. The high-temperature, high-pressure gas that rotated the rotor 12 fills the annular space between the first outer intermediate duct 17 and the inner intermediate duct 18 and the annular space between the second outer intermediate duct 26 and the inner intermediate duct 18. is injected from the power turbine nozzle 28 and applies a component force in the circumferential direction to the power turbine blade 29. As a result, the power turbine rotor 56 rotates, the power turbine shaft 61 rotates together with the power turbine rotor 56, and the output shaft 62 is driven via a reduction gear (not shown). power turbine rotor 5
6 is discharged from the end opening of the exhaust diffuser 27 through the space 80 and the heat exchanger 8 through the exhaust port 81.

ここで、高温高圧のガスにより燃焼器9等が熱膨張する
が、燃焼器9の燃焼器ケーシング2への支持部は、トラ
ンジションダクト33のフランジ部33aを金属板66
にコイルばね68の付勢力により結合し、燃焼器9全体
をコイルばね70の付勢力によりフランジ部33aと金
属板66との結合部分に向けて押付けているので、燃焼
器9と燃焼器ケーシング2との熱膨張の差はコイルばね
68とコイルばね70との伸縮により良好に吸収される
。しかも燃焼器9はトランジションダクト33と燃焼器
ライナー34と第1のライナーサポート35とに分割さ
れているので、全体を一体に成型する場合と比較して、
製作が非常に容易であると同時に、熱膨張時に作用する
内部応力が小さい。またトランジションダクト33の他
端と燃焼器ライナー34の一端との接続部、および燃焼
器ライナー34の他端と第1のライナーサポート35の
一端との接続部は、単に当接しているだけであるので、
熱膨張時に変位が自由であり、相互に拘束力が作用する
ことがない。さらにこれらの接続部は、球面の一部を構
成する形状の当接面で当接しているので、多少の製造誤
差があっても当接面が滑らかに接触し、安定に保持され
る。
Here, the combustor 9 and the like thermally expand due to the high-temperature and high-pressure gas, but the flange portion 33a of the transition duct 33 is connected to the metal plate 6
The combustor 9 and the combustor casing 2 are connected to each other by the urging force of the coil spring 68, and the entire combustor 9 is pressed toward the joint portion between the flange portion 33a and the metal plate 66 by the urging force of the coil spring 70. The difference in thermal expansion between the coil springs 68 and 70 is well absorbed by the expansion and contraction of the coil springs 68 and 70. Moreover, since the combustor 9 is divided into the transition duct 33, the combustor liner 34, and the first liner support 35, compared to the case where the whole is molded as one piece,
It is very easy to manufacture, and at the same time, the internal stress that acts upon thermal expansion is small. Further, the connection between the other end of the transition duct 33 and one end of the combustor liner 34 and the connection between the other end of the combustor liner 34 and one end of the first liner support 35 are simply in contact with each other. So,
Displacement is free during thermal expansion, and no binding force acts on each other. Furthermore, since these connecting portions are in contact with the abutting surfaces forming part of the spherical surfaces, even if there are some manufacturing errors, the abutting surfaces are in smooth contact and are stably held.

なお本実施例では、ガス発生器タービン部6とパワータ
ービン部7との接続部は、第1のアウター中間ダクト1
7の他端部と第2のアウター中間ダクト26の一端部と
をボルト等で結合しているのではなく、熱膨張吸収手段
としてのコイルばね54の付勢力により両者を結合して
いるだけであるので、熱膨張により両者の間に無理な力
が働くことはない。またガス発生器タービン部6と燃焼
器9との接続部は、タービン入口ダクト16のフランジ
部16aの開口端とトランジションダクト33の一端と
をボルト等で結合しているのではなく、熱膨張吸収手段
として両者を単に当接させているだけであるので、熱膨
張により両者の間に無理な力が働くことはない。さらに
、ガス発生器タービン部6のメインケーシング1への支
持部は、バックプレート13をコイルばね46の付勢力
により環状板43に結合し、第1のアウター中間ダクト
17の他端部を第2のアウター中間ダクト26の一端部
と共にコイルばね54の付勢力によりセパレータ49に
結合し、かつセパレータ49と環状フランジ74との間
にコイルばね75を介装しているので、ガス発生器ター
ビン部6とメインケーシング1との熱膨張の差はコイル
ばね46とコイルばね54とコイルばね75との伸縮に
より良好に吸収される。またパワータービン部7のメイ
ンケーシング1への支持部は、第2のアウター中間ダク
ト26の一端部を第1のアウター中間ダクト17の他端
部と共にコイルばね54の付勢力によりセパレータ49
に結合し、かつセバレータ49と環状フランジ74との
間にコイルばね75を介装しているので、パワータービ
ン部7とメインケーシング1との熱膨張の差はコイルば
ね54とコイルばね75との伸縮により良好に吸収され
る。またセラミックス製品であるガス発生器タービン部
6およびパワータービン部7を燃焼器9と同様にさらに
細分化して複数の部品により構成したので、製作が非常
に容易になり、しかも熱膨張による損傷も減少する。ま
たバックプレート13とタービン入口ダクト16との当
接面21を水平面に対して39@以上の傾斜面にしたの
で、熱膨張時にタービン入口ダクト16が半径方向外側
に若干変形してバックプレート13とタービン入口ダク
ト16とが当接面21で相対的にすべり、バックプレー
ト13とタービン入口ダクト16との間に無理な力が作
用するのを防止できる。またバックプレート13とター
ビンノズル15との間にセラミックス製のウェーブスプ
リング19を介装したので、このウェーブスプリング1
9の変形によっても熱膨張による変形を吸収できる。ま
たガス発生器タービン部6とパワータービン部7とをコ
イルばね54の付勢力とコイルばね75の付勢力との2
段階の変位許容機構を介してメインケーシング1に支持
したので、熱膨張による変形を大きく吸収できる。また
二重筒状の中間ダクトを内側と外側すなわち第1および
第2のアウター中間ダクト17.26とインナー中間ダ
クト18とに分割したので、パワータービンノズル28
の挿入を容易に行うことができる。
In this embodiment, the connection portion between the gas generator turbine section 6 and the power turbine section 7 is connected to the first outer intermediate duct 1.
The other end of the second outer intermediate duct 26 and one end of the second outer intermediate duct 26 are not connected by bolts or the like, but are simply connected by the biasing force of the coil spring 54 as a thermal expansion absorbing means. Therefore, no unreasonable force is exerted between the two due to thermal expansion. In addition, the connection part between the gas generator turbine part 6 and the combustor 9 is not connected by bolts or the like between the open end of the flange part 16a of the turbine inlet duct 16 and one end of the transition duct 33, but by absorbing thermal expansion. Since both are simply brought into contact as a means, no unreasonable force is exerted between them due to thermal expansion. Further, the supporting part of the gas generator turbine part 6 to the main casing 1 connects the back plate 13 to the annular plate 43 by the urging force of the coil spring 46, and connects the other end of the first outer intermediate duct 17 to the second outer intermediate duct 17. Since the outer intermediate duct 26 is connected to the separator 49 by the biasing force of the coil spring 54, and the coil spring 75 is interposed between the separator 49 and the annular flange 74, the gas generator turbine section 6 The difference in thermal expansion between the main casing 1 and the main casing 1 is well absorbed by the expansion and contraction of the coil springs 46, 54, and 75. Further, the support portion of the power turbine section 7 to the main casing 1 is configured such that one end of the second outer intermediate duct 26 and the other end of the first outer intermediate duct 17 are supported by the separator 49 by the biasing force of the coil spring 54.
Since the coil spring 75 is interposed between the separator 49 and the annular flange 74, the difference in thermal expansion between the power turbine section 7 and the main casing 1 is the same as that between the coil spring 54 and the coil spring 75. Good absorption due to expansion and contraction. In addition, the gas generator turbine section 6 and power turbine section 7, which are ceramic products, are further subdivided into multiple parts in the same way as the combustor 9, making manufacturing extremely easy and reducing damage caused by thermal expansion. do. In addition, since the contact surface 21 between the back plate 13 and the turbine inlet duct 16 is sloped at an angle of 39@ or more with respect to the horizontal plane, the turbine inlet duct 16 deforms slightly outward in the radial direction during thermal expansion, and the back plate 13 and It is possible to prevent the turbine inlet duct 16 from sliding relative to the turbine inlet duct 16 on the abutting surface 21, thereby preventing unreasonable force from acting between the back plate 13 and the turbine inlet duct 16. In addition, since a wave spring 19 made of ceramic is interposed between the back plate 13 and the turbine nozzle 15, this wave spring 1
9 can also absorb deformation due to thermal expansion. In addition, the gas generator turbine section 6 and the power turbine section 7 are separated by the biasing force of the coil spring 54 and the biasing force of the coil spring 75.
Since it is supported on the main casing 1 via a staged displacement allowance mechanism, deformation due to thermal expansion can be largely absorbed. In addition, since the double cylindrical intermediate duct is divided into an inner and an outer side, that is, first and second outer intermediate ducts 17.26 and an inner intermediate duct 18, the power turbine nozzle 28
can be easily inserted.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、圧縮機により圧縮
された圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させる燃焼器と
、この燃焼器から高温高圧のガスを供給されて前記圧縮
機を駆動するガス発生器タービン部と、このガス発生器
タービン部に連通してパワータービンロータを回転駆動
するパワータービン部とを各々セラミックスにより構成
したセラミックスガスタービンにおいて、前記燃焼器の
軸芯方向両端部をばねの付勢力により燃焼器ケーシング
に支持すると共に、この燃焼器を軸芯方向適所にて複数
個に分割し、各分割片同士の当接面を球面の一部を構成
する形状にしたので、燃焼器の軸芯方向両端部をばねの
付勢力により燃焼器ケーシングに支持したことから、セ
ラミックス製の燃焼器と金属製の燃焼器ケーシングとの
熱膨張の差はばねの伸縮により良好に吸収される。しか
も燃焼器は複数の分割片に分割されているので、全体を
一体に成型する場合と比較して、製作が非常に容易であ
ると同時に、熱膨張時に作用する内部゛応力が小さく、
損傷しにくい。また各分割片同士の接続部は、単に当接
しているだけであるので、熱膨張時に変位が自由であり
、相互に拘束力が作用することがなく、このことからも
熱膨張による損傷を良好に防止できる。さらにこれらの
接続部は、球面の一部を構成する形状の当接面で当接し
ているので、多少の製造誤差があっても当接面が滑らか
に接触し、各分割片が安定に保持される。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, there is provided a combustor that combusts a mixture of compressed air and fuel compressed by a compressor, and a combustor that is supplied with high temperature and high pressure gas. In a ceramic gas turbine in which a gas generator turbine section that drives a compressor and a power turbine section that communicates with the gas generator turbine section and rotationally drives a power turbine rotor are each made of ceramic, the axial center of the combustor Both ends in the direction are supported by the combustor casing by the biasing force of a spring, and the combustor is divided into a plurality of pieces at appropriate positions in the axial direction, and the contact surface of each divided piece forms a part of a spherical surface. Since both ends of the combustor in the axial direction are supported on the combustor casing by the biasing force of the spring, the difference in thermal expansion between the ceramic combustor and the metal combustor casing is due to the expansion and contraction of the spring. Well absorbed. Moreover, since the combustor is divided into multiple pieces, it is much easier to manufacture than when the whole is molded as one piece, and at the same time, the internal stress that acts upon thermal expansion is small.
Not easy to damage. In addition, since the connecting parts between the divided pieces are simply in contact with each other, they are free to displace during thermal expansion, and there is no binding force acting on each other, which also helps prevent damage caused by thermal expansion. can be prevented. Furthermore, since these connecting parts are in contact with the abutting surfaces that form part of the spherical surface, even if there are some manufacturing errors, the abutting surfaces will make smooth contact and each divided piece will be held stably. be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例におけるセラミックスガスタ
ービンの一部切欠平面図、第2図は同要部縦断正面図、
第3図はピンの正面図、第4図は同要部側面図、第5図
は第3図におけるV−■矢視断面図、第6図は第1のア
ウター中間ダクトの正面図、第7図は同縦断側面図であ
る。
FIG. 1 is a partially cutaway plan view of a ceramic gas turbine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional front view of the same main part,
Fig. 3 is a front view of the pin, Fig. 4 is a side view of the same main part, Fig. 5 is a sectional view taken along the V-■ arrow in Fig. 3, Fig. 6 is a front view of the first outer intermediate duct, and Fig. 6 is a front view of the first outer intermediate duct. Figure 7 is a longitudinal sectional side view of the same.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料との混合気
を燃焼させる燃焼器と、この燃焼器から高温高圧のガス
を供給されて前記圧縮機を駆動するガス発生器タービン
部と、このガス発生器タービン部に連通してパワーター
ビンロータを回転駆動するパワータービン部とを各々セ
ラミックスにより構成したセラミックスガスタービンに
おいて、前記燃焼器の軸芯方向両端部をばねの付勢力に
より燃焼器ケーシングに支持すると共に、この燃焼器を
軸芯方向適所にて複数個に分割し、各分割片同士の当接
面を球面の一部を構成する形状にしたことを特徴とする
セラミックスガスタービンの燃焼器。
1. A combustor that burns a mixture of compressed air and fuel compressed by a compressor, a gas generator turbine section that is supplied with high-temperature, high-pressure gas from this combustor and drives the compressor, and this gas In a ceramic gas turbine in which a power turbine part that communicates with a generator turbine part and rotationally drives a power turbine rotor is made of ceramic, both ends of the combustor in the axial direction are supported by a combustor casing by the biasing force of a spring. A combustor for a ceramic gas turbine is further characterized in that the combustor is divided into a plurality of pieces at appropriate positions in the axial direction, and the abutment surfaces of the divided pieces are shaped to form part of a spherical surface.
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