JPH04318231A - ガスタービンエンジンのタービンダクト取付構造 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジンに
関し、特に燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動され
るタービンロータのタービンダクトの取付構造に関する
。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンエンジンは、コンプレッサ
からの高圧空気を燃焼器に導入して燃焼させ、その燃焼
ガスをタービンロータに吹きつけることによりタービン
を回転させ、動力を得るものであって近年、車両駆動用
内燃機関としても注目されている。

【０００３】ここで図４は一般的な２軸式ガスタービン
エンジンのコンプレッサタービン部分の断面を示してい
る。この図において、４１は燃焼ガスによって駆動され
るタービンロータであり、その動力によって図より左方
に位置するコンプレッサ（図示せず）を駆動するもので
ある。また、このタービンロータ４１の近傍であって、
その燃焼ガス流動方向上流側には、周状に配置された多
数のノズル翼４２を備えるタービンノズル４３が設けら
れている。

【０００４】また更にタービンノズル４３は、上記ノズ
ル翼４２の他、その外側に位置する外周リング４４と内
側の内周リング４５を一体的に備えており、内周リング
４５から内方に延びるフランジ４６を介してコンプレッ
サ本体４７側に固定されるようになっている（実開昭６
１−９２７２９号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のガスタ
ービンエンジンにおいては、図４に示すようにタービン
ノズル４３の外周リング４４は、ノズル翼４２より燃焼
ガス流動方向下流側に更に延び、タービンロータ４１を
包囲するタービンダクトとしての機能も果たしており、
外周リング４４の燃焼ガス下流側の端部ではタービンロ
ータ軸を中心として半径方向外側に延び、スクロール４
８を固定する周状フランジ４９も一体的に備える構造と
なっている。

【０００６】ところで、高温高圧の燃焼ガスがタービン
ノズル４３及びタービンロータ４１を通ってエンジン本
体側へと流れるエンジン運転時においては、実際にはタ
ービンノズル入口（スクロール４８の燃焼ガス出口付近
）と、タービンノズル出口（タービンロータ４１より下
流側）　との間では温度差があり、タービンノズル入口
側の膨張度合はタービンダクト側の膨張度合よりも大き
くなり、ノズル入口側が拡げられるのに対し出口側は狭
められる形となる。

【０００７】従って、上述した従来のガスタービンエン
ジンのように、それ自体でタービンダクトの機能も兼ね
備えるタービンノズル４３の場合、外周リング４４の内
壁がタービンロータ４１のタービン翼側に傾斜すること
となり、ともするとタービン翼と接触してしまう恐れが
ある。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑み提供されるも
のであって、かかる温度差が生じてもタービンダクトが
タービンロータに対し接触することがなく、スムーズな
タービンロータ回転が保証されるようなガスタービンエ
ンジンのタービンダクト取付構造の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によれば、ガスタービンエンジンのタービンロー
タに近接してその燃焼ガス上流側に配置されるタービン
ノズルと、タービンロータを取り囲むタービンダクトと
を分割し、タービンノズルをコンプレッサ本体側に固定
すると共に、タービンダクトをエンジン本体側に固定し
、更に上記タービンノズルとタービンダクトとを弾性手
段を介して接触係合させた、ガスタービンエンジンのタ
ービンダクト取付構造が提供される。

【００１０】

【作用】タービンダクトをタービンノズルから分離し、
双方の部品が夫々別の部品に固定される取付形態とした
ため、タービンノズルの熱歪が直接タービンダクトを変
位させることはなく、熱歪自体も双方間に設けられる弾
性手段によって吸収される。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図１及び図２は本発明の一実施例としての
２軸式ガスタービンエンジンのタービン部分（詳しくは
コンプレッサタービン部分）の断面とその部分的拡大図
を示しており、１はタービン翼２を備えるタービンロー
タで、軸受３を介して回転可能にコンプレッサ本体４の
軸受ハウジング５に支持されている。

【００１３】又、この軸受ハウジング５にはタービンノ
ズル６が複数のボルト７（図では１個のみ示す）により
固定される。このタービンノズル６は、固定翼として周
方向に配列された複数のノズル翼８と、その外周側に位
置する外周リング９及び内周側に位置する内周リング１
０と、内周リング１０より更に内側に延びる湾曲フラン
ジ１１との一体構造物として形成されており、そのノズ
ル翼８が前出のタービン翼２と隣接するように配置され
る。

【００１４】また、本実施例によれば、このタービンノ
ズル６の外周リング９には更に外方に周状のフランジ１
２が形成され、弾性手段としてのリング状の板バネ１３
が接合される。更にこの板バネ１３の端部には、タービ
ンロータ１と軸方向位置がほぼ同じくしてタービン翼２
を周状態に包囲するように幅広の環状部材１４が接合さ
れる。

【００１５】図示しない燃焼器からの燃焼ガスをタービ
ンロータ１へと導くスクロール１５のガス出口部分には
、タービンノズル６との接続を補助するアダプタ１６が
設けられ、外周リング９と内周リング１０に密に嵌合さ
れる。 更に、このアダプタ１６には弾性材料から形成される湾
曲したプレート１７が接合され、そのビード部分１７ａ
は前出の環状部材１４の外周面に当接して、環状部材１
４をその外方から支持するようになっている。尚、本実
施例ではスクロール１５は、このアダプタ１６を介して
軸受ハウジング５を包むインシュレータ（断熱材）１８
に固定され、インシュレータ１８は更にコンプレッサ本
体４に固定される。

【００１６】タービンロータ１を駆動した後の燃焼ガス
は、排気デフューザ１９内に流入しエンジン本体側へと
流れるが、本実施例によればエンジン本体の一部を構成
するこの排気デフューザ１９に対しリング状プレート２
０を介してタービンダクト２１が固定される。

【００１７】このタービンダクト２１は環状部材１４の
内側に挿入されて、その内方にタービン翼２を回転可能
に収納するリング状部材として形成され、その外周面に
形成された環状溝には、環状部材１４の内周壁に接触し
て環状部材１４、タービンダクト２１間の間隙を介する
ガス漏れを防ぐシール用ピストンリング２２（本発明の
弾性手段にも相当する）が装着される。

【００１８】また排気デフューザ１９には更にリング状
プレート２０及びタービンダクト２１を包むように、弾
性材料から成る第２のリング状プレート２３が接合され
る。この第２リング状プレート２３は、環状部材１４の
外周の一部を覆うと共に途中で折れ曲がり、プレート１
７の外周面に接触することで、プレート１７のビード部
分と環状部材１４との接触部分を外部より保護し、この
接触部分を介して外部から圧縮空気がスクロール通路内
に流入しないようにしている。

【００１９】以上説明したように、本実施例におけるタ
ービンノズルとタービンダクトの関係は、従来のように
１個の部分で２つの機能を兼ねるのではなく、あくまで
タービンノズル６とタービンダクト２１を別の部品で構
成し、片やタービンノズル６　はコンプレッサ本体４に
、又タービンダクト２１はエンジン本体側の排気デフュ
ーザ１６に夫々固定され、タービンノズル６は板バネ１
３、環状部材１４及びピストンリング２２を介してター
ビンダクト２１に弾力的に接触されるようにしたもので
ある。

【００２０】従って、エンジン運転時に生じるタービン
ノズル６自体の熱歪は、図３に熱歪による変形前（２点
鎖線）と変形時（実線）を示すように、板バネ１３自体
の変位によって吸収され、更にピストンリング２２の溝
内出没でその影響が一層軽減されることになる。これは
、タービンダクト２１自体はタービンノズル６に熱歪が
あっても変位されにくいことを意味しており、従ってタ
ービンロータ１のタービン翼２とタービンダクト２１内
周面との間隙が適正な値に保たれ、ロータの回転の妨害
するような恐れは解消される。

【００２１】加えて本実施例によるタービンノズル６の
取付構造は、図４に示すようにその外周においてスクロ
ール等に固定し、その内周においてコンプレッサ本体に
固定するような堅固な装着形態ではなく、内周側におい
てのみコンプレッサ本体に固定する所謂片持ち（フロー
ティング）式の固定形態であるため、熱歪による不均等
荷重によりタービンノズル自体に亀裂が発生するような
ことはなく、その耐久性が格段と向上する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ービンダクトをタービンノズルから分離し、双方の部品
が夫々別の部品に固定される取付形態としたため、ター
ビンノズルの熱歪がそのままタービンダクトを傾斜させ
ることはなく、熱歪自体も双方間に設けられる弾性手段
によって吸収され、タービンダクトとタービンロータが
接触することはなく、スムーズなロータ回転が保証され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタービンダクト取付構造のタービンロ
ータ部を示す断面図である。

【図２】図１の部分的拡大図である。

【図３】本発明のタービンダクト取付構造において、エ
ンジン運転時の温度差によって熱歪が生じたタービンノ
ズル及びその近傍を示す図である。

【図４】図１に対応した従来ガスタービンエンジンのタ
ービンロータ部断面図である。

【符号の説明】

１…タービンロータ ４…コンプレッサ本体 ５…軸受ハウジング ６…タービンノズル １６…板バネ（弾性手段） １９…排気デフューザ（エンジン本体側）２１…タービ
ンダクト ２２…ピストンリング（弾性手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガスタービンエンジンのタービンロー
   タに近接してその燃焼ガス上流側に配置されるタービン
   ノズルと、タービンロータを取り囲むタービンダクトと
   を分割し、タービンノズルをコンプレッサ本体側に固定
   すると共に、タービンダクトをエンジン本体側に固定し
   、更に上記タービンノズルとタービンダクトとを弾性手
   段を介して接触係合させた、ガスタービンエンジンのタ
   ービンダクト取付構造。