JPH04112902A - ガスタービンの入口ノズル支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービンエンジンのラジアルタービン用入
口ノズルに関し、詳細には分割構造入口ノズルの支持構
造に関する。

〔従来の技術〕

ガスタービンエンジンのラジアルタービン用入口ノズル
は、ラジアルタービン外周部に設けられ、高温高圧の燃
焼ガスをタービン周囲のスクロール部から半径方向に向
けて案内してタービン外周部からタービンブレードに沿
って流入させる役割を果している。第５図は従来の入口
ノズル形状を示しており、入口ノズル４０は２枚のリン
グプレート４１ａ、４１ｂの間に複数のノズルブレード
４２を挟持した形状となっている。人口ノズル４０は運
転中高温の燃焼ガスに曝されるため、セラミック等の耐
熱材料を用いて製作され、分割構造とすることにより、
運転中に各部分に過大な熱応力が発生することを防止す
ると共に、部品の大型化を避けて制作、組立を容易にす
ることが行なわれている。

第５図（Ｂ）は入口ノズルの分割ピース４３の形状例を
示しており、各分割ピース４３はリングプレート４１ａ
、４１ｂの一部をなす一対のフランジ４３ａ。

４３ｂとノズルブレード４２とを一体に形成してあり、
これらの分割ピースを組立てることにより第５図（Ａ）
に示す環状の入口ノズル４０が形成される。

第４図は、第５図の入口ノズル４０をガスタービンエン
ジンに組付けた状態を示している。

図において１０はラジアルタービン、１１はタービンの
軸受ハウジングに固定されたバックプレート、１２はタ
ービンハウジングであり、バックプレート１１とタービ
ンハウジング１２とは接合面１３で接続され、タービン
１０周囲に燃焼ガス通路としてのスクロール部１４を形
成している。バックプレート１１とタービンハウジング
１２には入口ノズル４０のリングプレート４１ａ、４１
ｂにそれぞれ係合する環状溝１５ａ、１５ｂが設けられ
ており、これらの溝に入口ノズル４０の分割ピースフラ
ンジ部４３ａ、４３ｂを嵌合してバックプレート１１と
タービンハウジング１２とを組立てることにより、入口
ノズル４０をバック７’Ｌ／−ト１１とタービンハウジ
ング１２との間に挟持する支持構造がとられている。

〔発胡が解決しようとする課題〕

上述のように人口ノズルを分割構造とすることにより運
転中に入口ノズルに発生する熱応力を減少させノズルの
耐熱性を向上すると共にノズルの製作や組付を容易にす
ることができるが、その反面上述の支持構造をとること
により以下に示すような問題が生じている。

すなわち、従来の分割構造の入口ノズルでは、ノズルの
各分割ピース４３のフランジ部４３ａ、４３ｂをバック
プレート１１とタービンハウジング１２の環状溝１５ａ
、１５ｂに係合させて各分割ピースを保持する構造とし
ているた約、ノズルを組付けた状態で各分割ピースは環
状溝１５ａ、１５ｂとフランジ部４３ａ、４３ｂ間或い
は各分割ピース相互間の円周方向クリアランス内で移動
可能でありノズル分割ピースの半径方向及び円周方向の
位置決め精度が悪くなる。人口ノズルのノズルブレード
４２とラジアルタービン１０のブレードチップとの間隙
はタービンの効率を向上させるためにはできるだけ小さ
くすることが好ましいが、従来の分割構造入口ノズルで
は上述のようにノズル分割ピースの半径方向位置決め精
度が悪く、この間隙を小さくすると人口ノズルのノズル
ブレードとタービンブレードとが接触する恐れがあるた
め、この間隙を小さく設定することができず、タービン
の性能向上の上でネックとなっている。

また、運転中ノズルの各分割ピースは上記クリアランス
内で燃焼ガスの流動や外部からの起振力により振動を発
生する恐れがあり、ノズルの耐久性が低下する可能性が
ある。

この問題を解決するためには、ノズル分割ピースや前述
の環状溝の寸法精度を向上させて各部のクリアランスを
小さく設定すれば良いが、これはノズル製作や組付けに
困難を伴なうため好ましくない。また、第６図（Ａ）、
　　（Ｂ）に示すようにリングプレー）４１ａ、４１ｂ
は分割せず一体に形成して、ノズルブレード４２をリン
グプレート４１ａ、４１ｂに設けたノズルブレード断面
形状の翼形の溝４５に嵌合することによってノズルブレ
ードの位置決め精度を確保するようにした構造の入口ノ
ズルもあるが、翼形の溝４５の加工やノズルブレード４
２の組付けが困難であることは上記と同様である。

本発明は上記問題に鑑みノズルの生産性や組付けの容易
さを犠牲にすることなく、ノズルの位置決め精度を向上
可能な分割ノズルの支持構造を提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、複数のノズル分割ピースをラジアルタ
ービン外周に環状に配置し、上記ノズル分割ピースをバ
ックプレートとタービンハウジングとの間に挟持するガ
スタービンエンジンのタービン入口ノズル支持構造にお
いて、 前記バックプレートとタービンハウジングの少くとも一
方に前記ノズル分割ピースを半径方向に位置決めする半
径方向基準面を設けると共に、前記ノズル分割ピースを
前８己半径方向基準面に弾性的に押圧する手段を設けた
ことを特徴とするタービン入口ノズル支持構造が提供さ
れる。

〔作　用〕

人口ノズルの各分割ピースは半径方向に弾性的に押圧さ
れ、バックプレート又はタービンハウジングに設けられ
た半径方向基準面に当接しているため、各分割ピースは
上記基準面により決まる位置に確実に保持され、半径方
向の位置決め精度が向上する。

〔実施例〕

第１図に本発明による入口ノズルの支持構造の実施例を
示す。

図において１０はラジアルタービン、１１はバックプレ
ート、１２はタービンハウジング、１は入口ノズルを示
し、５は入口ノズル１のバックプレート１１側のリング
プレート内周面に係合するセラミック製のリングばねで
ある。

また本実施例においては、タービンハウジング１２には
従来と同様入口ノズルのリングプレート２ｂと係合する
環状溝１５ｂが設けられているがバックプレート１１に
は環状溝が設けられておらず、人口ノズル１の半径方向
位置決めを行なう基準面として入口ノズルのリングプレ
ート２ａ外周部と係合する環状段付部１１ａが設けられ
ている。

第２図は本実施例の入口ノズル１の分割構造を示してい
る。本実施例においても入口ノズル１は従来のもの（第
４図）と同様にフランジ部４ａ４ｂとノズルブレード３
とを一体に成形したセラミック製の分割ピース４から構
成されている（第２図（Ｂ）参照）。

しかし、本実施例では、分割ピース４のバックプレー）
１１に当接する側のフランジ部４ａ内周部には溝６ａが
設けられており、第２図（Ａ）に示すように人口ノズル
を組立てた状態で前記リングばね５を収容する環状溝６
を形成するようになっている。また、セラミック製のリ
ングばね５は第３図に示すように切欠部５ａを有してお
り、自白状態でリングばね５の外径が入口ノズル１の環
状溝６の内径より大きくなるように製作されている。

本実施例の入口ノズルは以下の手順で組付けを行なう。

まず各分割ピース４をバックプレート１１の環状段付部
１１ａにフランジ４ａ外周部を当接して役付部１１ａに
沿って配置する。次にリングばね５を入口ノズルの環状
溝６に装着するが、リングばね５の外径は自由状態で環
状溝６の径より大きいため、リングばね５は圧縮された
状態で溝６に装着されることになる。従って装着後リン
グばね５は各分割ピース４を半径方向外側に向けて押圧
し、フランジ４ａ外周部を段付部１１ａに密着させるこ
とになる。これにより各分割ピース４は段付部１１ａの
位置により決まる半径方向位置に精度良く位置決めされ
、従来のように半径方向にガタを生じることがない。上
記のようにバックプレート１１に入口ノズル１の各分割
ピース４を固定した後タービンハウジング１２をタービ
ンの軸方向に沿って装着し、バックプレート１１とター
ビンハウジング１２との間に入口ノズル１を挟持するこ
とにより入口ノズル１は上記位置に堅固に保持される。

以上の説明かられかるように、本実施例では入口ノズル
１の各分割ピース４はバックプレート１１の段付部１１
ａと分割ピース４のフランジ部４ａとにより半径方向に
位置決めされるため従来のように、分割ピース４相互間
の円周方向クリアランスやタービンハウジング１２の環
状溝１５ａと各分割ピース４との間のクリアランスの大
小により半径方向位置決を精度が影響を受けることがな
い。また入口ノズル１の各分割ピース４はリングばね５
により常にバックプレート１１の段付部１１ａに押圧さ
れているため、各分割ピース４がクリアランス内でガタ
を生じることがない。

〔発明の効果〕

本発明による入口ノズルの支持構造は、入口ノズルの各
分割ピース相互間の円周方向クリアランスが大きい場合
でも入口ノズルを半径方向に精度良く位置決めできる。

従ってタービンの効率向上のために入口ノズルとタービ
ンブレードとの間のクリアランスを小さく設定する場合
に入口ノズルの分割ピースの円周方向寸法精度を従来よ
り低く設定できるため、各分割ピースの製作や組付が容
易になる利点がある。

また、各分割ピース相互間のクリアランスを比較的大き
くとれるため、分割ピースを補用部品と交換する際の互
換性も向上する。更に各分割ピースはリングばねにより
段付部に抑圧保持されているため、ガタを生じることが
なく、運転中の入口ノズルの振動が低減される効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による入口ノズル支持構造の実施例を示
す断面図、第２図（Ａ）は同上実施例の人口ノズルの分
割構造を示す斜視図、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）の入
口ノズルの分割ピース形状を示す拡大図、第３図は第１
図の実施例のリングバネ形状を示す平面図、第４図は従
来の人口ノズル支持構造を示す断面図、第５図（Ａ）、
　　（Ｂ）は従来の入口ノズルの分割構造を示す第２図
（Ａ）。 （Ｂ）と同様の図、第６図（Ａ）は第５図とは別の従来
の入口ノズルの分割構造を示す図、第６図（Ｂンは第６
図（Ａ）の一部分の分解図である。 １・・・大ロノズノベ ２ａ、　　２ｂ・・・リングプレート、３・・・ノズル
ブレード、　　４・・・分割ピース、４ａ、４ｂ・・・
フランジ部、 ５・・・リングばね、　　　　６，６ａ・・・環状溝、
１０・・・ラジアルタービン、 １１・・・バックプレート、　ｌｌａ・・・環状段付部
、１２・・・タービンハウジング、 １４・・・スクロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のノズル分割ピースをラジアルタービン外周に
   環状に配置し、上記ノズル分割ピースをバックプレート
   とタービンハウジングとの間に挟持するガスタービンエ
   ンジンのタービン入口ノズル支持構造において、 前記バックプレートとタービンハウジングの少くとも一
   方に前記ノズル分割ピースを半径方向に位置決めする半
   径方向基準面を設けると共に、前記ノズル分割ピースを
   前記半径方向基準面に弾性的に押圧する手段を設けたこ
   とを特徴とするタービン入口ノズル支持構造。