JPH0439394Y2 - - Google Patents

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JPH0439394Y2
JPH0439394Y2 JP12533488U JP12533488U JPH0439394Y2 JP H0439394 Y2 JPH0439394 Y2 JP H0439394Y2 JP 12533488 U JP12533488 U JP 12533488U JP 12533488 U JP12533488 U JP 12533488U JP H0439394 Y2 JPH0439394 Y2 JP H0439394Y2
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scroll
outer cylinder
divided
combustor
cylinder
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案は、ガスタービンのセラミツク製スク
ロールの改良に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to an improvement of a ceramic scroll for a gas turbine.

[従来の技術] 一般に、ほぼ径方向に突出する燃焼器を備えた
ガスタービンでは、燃焼器からの燃焼ガスをスク
ロール内を旋回させてタービンに導いている。そ
のため、スクロールは、高温な燃料ガスに内壁が
さらされる。そこで、上記スクロールをセラミツ
ク製にして、耐熱性の向上を図つたものがある
(たとえば、THE AMERICAN SOCIETY OF
MECHANICAL ENGINEERS,1986年6月学
会発表参照)。
[Prior Art] Generally, in a gas turbine equipped with a combustor that protrudes in a substantially radial direction, combustion gas from the combustor is guided to the turbine by swirling it within a scroll. Therefore, the inner wall of the scroll is exposed to high temperature fuel gas. Therefore, there are scrolls made of ceramic to improve heat resistance (for example, THE AMERICAN SOCIETY OF
(See MECHANICAL ENGINEERS, June 1986 conference presentation).

[考案が解決しようとする課題] ところで、スクロールは高温な燃焼ガスにさら
されるので、燃焼器の着火時や負荷変動時に急激
に温度が変化し、しかも、燃焼器やタービンとの
接続部を有するため、温度の分布の偏りが大きい
うえに極めて複雑な形状になる。ここで、金属製
のスクロールは肉厚を薄くでき、弾性に富み、か
つ熱伝導率も高いため、大きな熱応力が発生しな
いのに対し、セラミツク製のスクロールは、厚肉
でかつ弾性が小さく、しかも、熱伝導率が低いた
め、主として周方向の熱応力およびこの熱応力に
ともなう応力集中によつて、大きな応力がスクロ
ールに発生する。特に、大型のスクロールでは、
破損を招くおそれがある。
[Problems to be solved by the invention] By the way, since the scroll is exposed to high-temperature combustion gas, the temperature changes rapidly when the combustor ignites or changes in load, and furthermore, the scroll has a connection part with the combustor and turbine. Therefore, the temperature distribution is highly uneven and the shape is extremely complicated. Metal scrolls can be thin, have high elasticity, and have high thermal conductivity, so they do not generate large thermal stress, whereas ceramic scrolls have thick walls and low elasticity. Moreover, since the thermal conductivity is low, large stress is generated in the scroll mainly due to circumferential thermal stress and stress concentration accompanying this thermal stress. Especially on large scrolls,
There is a risk of damage.

この考案は上記従来の課題に鑑みてなされたも
ので、セラミツク製のスクロールに発生する熱応
力を小さくすることを目的とする。
This invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to reduce the thermal stress generated in the ceramic scroll.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、この考案のセラミ
ツク製スクロールは、まず、その径方向外方部を
形成し燃焼器の排出端部に接続される外筒と、こ
の外筒に連結されて径方向内方部を形成する内筒
とに分割されている。さらに、上記外筒は周方向
に複雑に分割された分割体からなり、この各分割
体は、その周方向の分割端部の隙間を覆う重ね代
を有している。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the ceramic scroll of this invention first includes an outer cylinder that forms the radially outer part thereof and is connected to the discharge end of the combustor; It is divided into an inner cylinder which is connected to the outer cylinder and forms a radially inner part. Further, the outer cylinder is composed of divided bodies divided in a complicated manner in the circumferential direction, and each divided body has an overlap margin that covers a gap between the divided ends in the circumferential direction.

[作用] この考案によれば、セラミツク製のスクロール
が内筒と外筒とに分割されているので、急激な温
度変化による熱応力が発生しにくい。しかも、燃
焼器に接続される外筒は、内筒よりも複雑で大型
になるのに対し、周方向に分割されているから、
各分割体が周方向に互いに拘束しないため、周方
向の熱応力が発生しにくくなる。
[Function] According to this invention, since the ceramic scroll is divided into an inner cylinder and an outer cylinder, thermal stress due to sudden temperature changes is less likely to occur. Moreover, the outer cylinder connected to the combustor is more complex and larger than the inner cylinder, but because it is divided in the circumferential direction,
Since the divided bodies do not restrain each other in the circumferential direction, thermal stress in the circumferential direction is less likely to occur.

また、各分割体の分割端部の隙間は、分割体の
重ね代により覆われているので、この隙間から燃
焼ガスが漏れるのを防止し得る。
Further, since the gap between the divided ends of each divided body is covered by the overlapping margin of the divided bodies, combustion gas can be prevented from leaking from this gap.

[実施例] 以下、この考案の一実施例を図面にしたがつて
説明する。
[Example] An example of this invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、1は遠心圧縮機、2は半径流
型のデイフユーザ、3は燃焼器である。4は外ハ
ウジングで、内ハウジング20との間に通路21
を形成しており、デイフユーザ2からの圧縮空気
Cが、上記通路21を通つて熱交換器(図示せ
ず)に供給される。上記内ハウジング20は、そ
の内側のスクロール6との間に空気通路7を形成
しており、熱交換された予熱空気Hを燃焼器3に
導いている。上記スクロール6は、燃焼器3から
の燃焼ガスGをタービン5に導くもので、上記内
ハウジング20に収納されている。
In FIG. 1, 1 is a centrifugal compressor, 2 is a radial flow type diffuser, and 3 is a combustor. 4 is an outer housing, and a passage 21 is formed between the outer housing and the inner housing 20.
The inner housing 20 forms an air passage 7 between itself and the inner scroll 6, and the compressed air C from the diffuser 2 is supplied to a heat exchanger (not shown) through the passage 21. The inner housing 20 forms an air passage 7 between itself and the inner scroll 6, and guides the preheated air H that has been heat exchanged to the combustor 3. The scroll 6 guides the combustion gas G from the combustor 3 to the turbine 5, and is housed in the inner housing 20.

上記スクロール6はセラミツク製で、まず、ス
クロール6の径方向外方部を形成する外筒8と、
この外筒8に連結されて径方向内方部を形成する
内筒9とに分割されている。したがつて、外筒8
の外周側表面8aは、上記空気通路7に接してい
る。
The scroll 6 is made of ceramic, and includes an outer cylinder 8 forming a radially outer portion of the scroll 6;
It is divided into an inner cylinder 9 which is connected to the outer cylinder 8 and forms a radially inner part. Therefore, the outer cylinder 8
The outer peripheral surface 8a of is in contact with the air passage 7.

上記外筒8は、さらに、第2図のように、周方
向にたとえば4つに分割されており、第1の分割
体81および3つの第2の分割体82から構成さ
れている。上記第1の分割体81は、燃焼器内筒
3aに連通する導入管部81aが一体形成されて
おり、この導入管部81aの導入端部81bに
は、燃焼器内筒3aの排出端部3bが嵌め込まれ
て接続されている。
As shown in FIG. 2, the outer cylinder 8 is further divided into, for example, four parts in the circumferential direction, and is composed of a first divided body 81 and three second divided bodies 82. The first divided body 81 is integrally formed with an introduction pipe part 81a that communicates with the combustor inner cylinder 3a, and an introduction end part 81b of the introduction pipe part 81a is connected to a discharge end of the combustor inner cylinder 3a. 3b is fitted and connected.

上記各分割体81,82の周方向の分割端部に
は、重ね代81c,82cが一体形成されてお
り、各分割体81,82相互間に生じる微少な隙
間Sが、上記重ね代81c,82cにより覆われ
ている。上記外筒8は、上記重ね代81c,82
cが分割体81,82の外周に接していることに
より、内側に形くずれするのが防止され、環状に
保形されている。
Overlap allowances 81c and 82c are integrally formed at the circumferential division end portions of each of the division bodies 81 and 82, and a minute gap S generated between each of the division bodies 81 and 82 corresponds to the overlapping allowance 81c and 82c, respectively. 82c. The outer cylinder 8 has the overlapping allowances 81c and 82.
Since c is in contact with the outer periphery of the divided bodies 81 and 82, the shape is prevented from deforming inward, and the shape is maintained in an annular shape.

上記重ね代81c,82cは、第3図に示すよ
うに、外筒8の軸方向Aの両端部8bを除く中央
部に形成されている。また、上記各分割体81,
82の軸方向Aの左端部には、外周方向に突出す
る鍔部81d,82dが一体形成されている。
The overlapping allowances 81c and 82c are formed in the center of the outer cylinder 8 in the axial direction A excluding both ends 8b, as shown in FIG. In addition, each of the divided bodies 81,
Flange portions 81d and 82d that protrude in the outer circumferential direction are integrally formed at the left end portion of 82 in the axial direction A.

一方、第1図の上記内筒9は、この実施例の場
合、軸方向Aに2分割されており、第1の内筒9
1と、第2の内筒92とから構成されている。上
記第1の内筒91は、小環状部91aとデイフレ
クタ部91bとがステー91cを介して一体に形
成されており、燃焼ガスGを第1段のセラミツク
製の静翼10に導入する通路11を形成してい
る。なお、上記デイフレクタ部91bの内径端部
には、シールリング12が設けられている。
On the other hand, in this embodiment, the inner cylinder 9 shown in FIG. 1 is divided into two parts in the axial direction A, and the first inner cylinder 9
1 and a second inner cylinder 92. In the first inner cylinder 91, a small annular portion 91a and a deflector portion 91b are integrally formed via a stay 91c, and a passage 11 for introducing combustion gas G into the first stage ceramic stator blade 10 is formed. is formed. Note that a seal ring 12 is provided at the inner diameter end of the deflector portion 91b.

上記第2の内筒92はテーパ円筒状に形成され
ており、上記小環状部91aおよび外筒8に当接
している。この第2の内筒92と上記外筒8と
は、いんろう継手部92aで当接して、燃焼ガス
Gの漏洩が防止されているとともに、上記いんろ
う継手部92aが外筒8の外周に嵌合されて、外
筒8の外径方向への形くずれ防止を補助してい
る。
The second inner cylinder 92 is formed into a tapered cylindrical shape, and is in contact with the small annular portion 91a and the outer cylinder 8. The second inner cylinder 92 and the outer cylinder 8 are in contact with each other at the spigot joint 92a to prevent leakage of the combustion gas G, and the spigot joint 92a is connected to the outer periphery of the outer cylinder 8. The fittings help prevent the outer tube 8 from deforming in the outer diameter direction.

上記デイフレクタ部91bの外周端部93は、
第4図に明示するように、スクロール外筒8の鍔
部81d,82dに当接している。上記デイフレ
クタ部91bの外周端部93およびスクロール外
筒8の鍔部81d,82dは、内ハウジング20
のフランジ22から軸方向Aに突出する支持環2
3のいんろう継手部23aに嵌り込んでいる。1
3は耐熱鋼製のリテーナリングで、環状のフラン
ジ部14および係合部15と、両者14,15間
を弾性的に連結するばね部16とが、一体形成さ
れてなる。このリテーナリング13は、上記外周
端部93と鍔部81d,82dとを、グラフアイ
トなどのクツシヨン材17を介して、上記支持環
23に圧接することにより固定している。なお、
上記ばね部16は、軸方向Aに螺線状に延びてお
り、リテーナリング13の素材から一体に削り出
されている。また、18は熱シールドである。
The outer peripheral end portion 93 of the deflector portion 91b is
As clearly shown in FIG. 4, it is in contact with the flanges 81d and 82d of the scroll outer cylinder 8. The outer peripheral end 93 of the deflector portion 91b and the flanges 81d and 82d of the scroll outer cylinder 8 are connected to the inner housing 20.
A support ring 2 protruding in the axial direction A from a flange 22 of
It fits into the spigot joint part 23a of No. 3. 1
Reference numeral 3 designates a retainer ring made of heat-resistant steel, which is integrally formed with an annular flange portion 14, an engaging portion 15, and a spring portion 16 that elastically connects the two flange portions 14, 15. This retainer ring 13 is fixed by pressing the outer peripheral end portion 93 and the collar portions 81d, 82d to the support ring 23 via a cushion material 17 such as graphite. In addition,
The spring portion 16 extends spirally in the axial direction A, and is integrally machined from the material of the retainer ring 13. Further, 18 is a heat shield.

上記構成においては、第1図のスクロール6が
外筒8と内筒9とに分割されているため、内外筒
9,8には、これらの温度差や、急激な温度変化
による熱応力が小さくなる。
In the above configuration, since the scroll 6 shown in FIG. 1 is divided into an outer cylinder 8 and an inner cylinder 9, the inner and outer cylinders 9, 8 are less susceptible to thermal stress due to temperature differences or rapid temperature changes. Become.

ところで、スクロール外筒8は、燃焼器内筒3
aに接続されるので、内筒9よりも複雑になる。
ところが、スクロール外筒8は、第2図のように
周方向に分割されているから、各分割体81,8
2が周方向に互いに拘束しないため、複雑な形状
にもかかわらず、周方向温度分布の偏りによる大
きな熱応力が発生しにくい。
By the way, the scroll outer cylinder 8 is the combustor inner cylinder 3.
Since it is connected to the inner cylinder 9, it becomes more complicated than the inner cylinder 9.
However, since the scroll outer cylinder 8 is divided in the circumferential direction as shown in FIG.
2 do not restrain each other in the circumferential direction, large thermal stress due to uneven circumferential temperature distribution is unlikely to occur despite the complex shape.

また、第1図の上記スクロール6は形状が複雑
なものであり、特に、その外筒8は燃焼器内筒3
aに接続されているため一層複雑な形状になる。
したがつて、上記のように、スクロール6を内外
筒9,8に分割し、さらに、外筒8を各分割体8
1,82に分割することにより、スクロール6を
セラミツクで作ることが容易になる。
Further, the scroll 6 shown in FIG. 1 has a complicated shape, and in particular, its outer cylinder 8 is connected to the combustor inner cylinder 3.
Since it is connected to a, the shape becomes even more complicated.
Therefore, as described above, the scroll 6 is divided into the inner and outer cylinders 9, 8, and the outer cylinder 8 is divided into each divided body 8.
By dividing the scroll into 1.82 pieces, it becomes easy to make the scroll 6 from ceramic.

ところで、上記のように、スクロール外筒8を
分割することにより、第2図の各分割体81,8
2相互間に隙間Sが生じるのは避けられない。こ
こで、上記分割体81,82の分割端部には、上
記隙間Sを覆う重ね代81c,82cが設けられ
ているので、この隙間Sから燃焼ガスGが漏れる
の抑制できる。
By the way, by dividing the scroll outer cylinder 8 as described above, each divided body 81, 8 in FIG.
It is inevitable that a gap S will occur between the two. Here, since overlapping margins 81c and 82c are provided at the divided ends of the divided bodies 81 and 82 to cover the gap S, leakage of the combustion gas G from the gap S can be suppressed.

また、この実施例では、第3図の重ね代81
c,82cが、軸方向Aの両端部8bを除く中央
部に形成されているから、第1図の第2の内筒9
2と外筒8とをいんろう継手部92aやリテーナ
リング13により連結することができる。
In addition, in this embodiment, the overlap margin 81 in FIG.
c, 82c are formed in the center part excluding both ends 8b in the axial direction A, so that the second inner cylinder 9 in FIG.
2 and the outer cylinder 8 can be connected by the spigot joint part 92a or the retainer ring 13.

なお、この実施例ではスクロール6が軸方向A
に一定の幅を有しているが、第2図の燃焼ガスG
の下流側に行くに従い、スクロール6が第3の軸
方向Aに幅狭となるものについても、この考案を
適用できることはいうまでもない。
In addition, in this embodiment, the scroll 6 is oriented in the axial direction A.
However, the combustion gas G in Fig. 2 has a certain width.
Needless to say, this invention can also be applied to a structure in which the width of the scroll 6 becomes narrower in the third axial direction A as it goes downstream.

[考案の効果] 以上説明したように、この考案によれば、セラ
ミツク製スクロールを、内筒と外筒とに分割し、
さらに、外筒を周方向に分割したので、熱応力が
発生しにくくなるとともに、セラミツク製スクロ
ールの製造が容易になる。また、外筒の分割体に
おける周方向の分割端部に重ね代を設けたので、
各分割体相互間の隙間から燃焼ガスが漏れるのを
抑制できる。
[Effects of the invention] As explained above, according to this invention, the ceramic scroll is divided into an inner cylinder and an outer cylinder,
Furthermore, since the outer cylinder is divided in the circumferential direction, thermal stress is less likely to occur, and the ceramic scroll can be manufactured easily. In addition, since an overlap allowance is provided at the circumferential divided ends of the outer cylinder divided body,
It is possible to suppress combustion gas from leaking from the gaps between the respective divided bodies.

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

第1図はこの考案の一実施例を示すガスタービ
ンの概略断面図、第2図は外筒の横断面図、第3
図は外筒の一部を示す斜視図、第4図は外筒の保
持方法を示す拡大断面図である。 3……燃焼器、3b……排出端部、5……ター
ビン、6……スクロール、8……外筒、81,8
2……分割体、81c,82c……重ね代、9…
…内筒、S……隙間。
Figure 1 is a schematic sectional view of a gas turbine showing an embodiment of this invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the outer cylinder, and Figure 3 is a cross-sectional view of the outer cylinder.
The figure is a perspective view showing a part of the outer cylinder, and FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a method of holding the outer cylinder. 3...Combustor, 3b...Discharge end, 5...Turbine, 6...Scroll, 8...Outer cylinder, 81,8
2...Divided body, 81c, 82c...Overlap allowance, 9...
...Inner cylinder, S...Gap.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ガスタービンのほぼ径方向に突出する燃焼器か
らの燃焼ガスをタービンに導くガスタービンのセ
ラミツク製スクロールであつて、このスクロール
は、その径方向外方部を形成し上記燃焼器の排出
端部に接続される外筒と、この外筒に連結されて
径方向内方部を形成する内筒とに分割され、上記
外筒は周方向に複数に分割された分割体からな
り、この各分割体はその周方向の分割端部の隙間
を覆う重ね代を有するガスタービンのセラミツク
製スクロール。
A ceramic scroll of a gas turbine that directs combustion gases from a combustor to the turbine, the scroll extending generally radially of the gas turbine, the scroll forming a radially outer portion thereof and extending to a discharge end of the combustor. The outer cylinder is divided into a connected outer cylinder and an inner cylinder connected to the outer cylinder to form a radially inner part, and the outer cylinder is composed of a plurality of divided bodies in the circumferential direction, and each divided body is a ceramic scroll for a gas turbine that has an overlapping margin that covers the gap between the divided ends in the circumferential direction.
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JPH0246031U JPH0246031U (en) 1990-03-29
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