JPH0596760U - 高温下使用の板金製構造部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工を複雑にすることなく、大きな熱応力が
作用した際の応力吸収作用およびストップホールとして
の応力進行阻止作用を十分に発揮させて亀裂や破壊を確
実に防止できるようにする。 【構成】 板金製構造部材６Ａ〜６Ｃに、その一端縁に
開口させる状態で応力吸収用のスリット１２を形成する
とともに、このスリット１２の内端部に、スリット長手
方向に対してほぼ直交する方向に長い形状のストップホ
ール１３を接続・形成している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えばガスタービンの燃焼器やスクロールなどのように、高温ガ ス流路に沿って配設されて、繰り返し熱応力を受ける高温下使用の板金製構造部 材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種の高温下使用の板金製構造部材では、高温ガスの流動・非流動にともな う温度変化にしたがって伸縮変形しようとするが、このとき、その伸縮が制限さ れることから、その制限された変形量に比例する歪を受けて該構造部材に熱応力 が生じる。特に、ガスタービンの燃焼器やスクロールなどのように、短時間に急 激な温度変化がある構造部材においては、表面と内部に大きな温度差が生じるた めに熱応力も大きく、その結果、構造部材に亀裂や破壊を起こしやすい。

【０００３】 そこで、このような熱応力を吸収緩和するために、従来から、図５で示すよう に、高温ガス流路（図示せず）に沿って配設される板金製構造部材１１に、その 一端縁で開口する多数のスリット１２を適宜間隔ごとに形成し、これらスリット １２の内端部にドリル加工などによって円形状のストップホール１３を形成した ものが知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記した従来の高温下使用の板金製構造部材では、温度変化にともなう板金製 構造部材１１の伸縮変形を矢符ｘで示すようなスリット１２の拡縮により許容す ることで熱応力を吸収緩和し、かつ、スリット１２の拡縮にともない、その内端 に向かって進行する機械的応力を円形状のストップホール１３の内周縁に分散さ せることにより、応力の進行をここで阻止して、該構造部材１１に亀裂や破壊が 生じることを防止するものである。

【０００５】 ところで、従来のストップホール１３は円形状であったために、上記のような スリット１２の拡縮にともなう機械的応力が大きい場合、すなわち、熱応力が大 きい場合、ストップホール１３の内周縁から図５の矢印ｆで示す方向への分力が 作用し、この分力によって、ストップホール１３の最奥点ｐに応力が集中すると いったように、ストップホールとしての機能が十分に発揮されない可能性があっ た。

【０００６】 この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、加工を複雑にすることなく、大 きな熱応力の発生に対しても、ストップホールとしての機能を十分に発揮させて 亀裂や破壊を確実に防止することができる高温下使用の板金製構造部材を提供す ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案に係る高温下使用の板金製構造部材は、 高温ガス流路に沿って配設される板金製構造部材に、その一端縁で開口する熱応 力吸収用の多数のスリットを形成し、これらスリットの内端部に接続させて、該 スリットの長手方向に対してほぼ直交する方向に長い形状のストップホールを形 成したものである。

【０００８】

【作用】

上記構成によれば、高温ガスの流動・非流動による温度変化にともなう板金製 構造部材の伸縮変形がスリットの拡縮により許容されることで熱応力が吸収緩和 され、かつ、スリットの拡縮にともない、その内端に向かって進行する機械的応 力がスリットの長手方向に対してほぼ直交する方向に長い形状をもつストップホ ールの内周縁に分散される。特に、熱応力が大きくてストップホールの長手方向 の両端部に、その長手方向に沿った分力が作用したとしても、ストップホールの 内周縁がその分力の作用線方向にほぼ沿って位置しているために、応力の集中が なく、したがって、応力の進行を阻止するといったストップホールとしての機能 が十分に発揮されて板金製部材の亀裂や破壊が確実に防止される。

【０００９】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面にもとづいて説明する。 図１は、この考案に係る高温下使用の板金製構造部材の一例となるガスタービ ンのスクロールを示す概略図、図２はその要部の拡大断面図、図３は図２のＡ方 向からの矢視図であり、同図において、１はガスタービンの燃焼器、２はタービ ン翼３を備えたタービン室、４は上記燃焼器１で発生した高温燃焼ガスを旋回さ せながら上記タービン室２に導くためのスクロールである。

【００１０】 上記スクロール４の外壁６は、図２および図３に明示されているように、高温 燃焼ガス流路５に沿って、ガス流れ方向のほぼ半分の長さ部分を互いに内外にラ ップさせる状態で配設された３枚の板金製構造部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃからなり、 これら板金製構造部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃのうち、最上段の構造部材６Ａの上端は ハウジングへの取付け部材７に波形補強材８を介して溶接固定されているととも に、最下段の構造部材６Ｃの下端はタービン室ケーシング９に溶接固定され、か つ、中段の構造部材６Ｂの上端および最下段の構造部材６Ｃの上端は最上段の構 造部材６Ａの背面および中段の構造部材６Ｂの背面にそれぞれ溶接固定されてい る。

【００１１】 また、最上段の構造部材６Ａの下端部とこれに対向する中段の構造部材６Ｂの 中間部との間および中段の構造部材６Ｂの下端部と最下段の構造部材６Ｃの中間 部との間にはそれぞれ波形補強材１０，１１が介在されており、これら補強材１ ０，１１に各構造部材６Ａ，６Ｂを溶接固定することにより、スクロール４全体 が構造体に構成されている。

【００１２】 上記板金製構造部材６Ａおよび６Ｂには、その幅方向に適宜間隔を隔てて多数 の熱応力吸収用のスリット１２が上記各構造部材６Ａ，６Ｂの下縁に開口する状 態で形成されているとともに、それらスリット１２の内端部、つまり、上端部に 接続させて、該スリット１２の長手方向に対してほぼ直交する方向に長い形状、 即ち、長孔状あるいは楕円状のストップホール１３をレーザ加工により形成した ものである。

【００１３】 上記構成のガスタービンにおいて、燃焼器１で発生された高温燃焼ガスＧはス クロール４内を旋回流動したのち、高温燃焼ガス流路５を経てタービン室２内に 導かれて、タービン翼３を回転させる。このようなタービン運転時において、上 記高温燃焼ガス流路５に沿って配設されている板金製構造部材６Ａ〜６Ｃは加熱 されて昇温し、かつ、タービンの運転停止にともない降温するといったように、 激しい温度変化によって伸縮変形する。

【００１４】 上記のような板金製構造部材６Ａ〜６Ｃの伸縮変形がスリット１２の図４に示 すｘ方向の拡縮により許容されることで熱応力が吸収緩和される。また、スリッ ト１２の拡縮にともない、その内端に向かって進行する機械的応力がスリット１ ２の長手方向に対してほぼ直交する方向に長い形状をもつストップホール１３の 内周縁に分散されるために、応力の内方（上方）への進行が阻止される。特に、 熱応力が大きい場合は、図４に示すように、ストップホール１３の長手方向の両 端部１３ｐ，１３ｐに、その長手方向に沿った分力ｆが作用することになるが、 その分力ｆの作用線方向がストップホール１３の上下内周縁１３ｅに対してほぼ 平行となるため、ストップホール１３の周縁各部に対する応力集中がなく、した がって、応力の進行を阻止するといったストップホールとしての機能が十分に発 揮されることになる。

【００１５】 なお、上記実施例では、ガスタービンのスクロール４に適用して説明したが、 これ以外にガスタービンの燃焼器の内筒を構成する板金製構造部材に適用しても よく、また、ガスタービン以外のいかなる高温ガス流路の構成材に適用しても、 同様な効果を奏する。

【００１６】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、熱応力吸収用のスリットの内端部に形成す るストップホールの形状を、スリットの長手方向に対してほぼ直交する方向に長 い形状、すなわち、長孔や楕円状としたものであり、レーザ加工などの採用によ り、加工を容易としながら、大きな熱応力の作用する条件下での使用に際して、 応力の進行を阻止するストップホールとしての機能を十分に発揮させて、板金製 構造部材の亀裂や破壊を確実に防止し耐久性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例によるガスタービンの概略
側面図である。

【図２】図１の要部の拡大縦断面図である。

【図３】図２のＡ方向からの矢視図である。

【図４】スリットおよびストップホールの作用を説明す
る拡大正面図である。

【図５】従来の板金製構造部材の要部の拡大正面図であ
る。

【符号の説明】

５ 高温燃焼ガス流路 ６Ａ〜６Ｃ 板金製構造部材 １２ スリット １３ ストップホール

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温ガス流路に沿って配設される板金製
   構造部材に、その一端縁で開口する熱応力吸収用の多数
   のスリットを形成し、これらスリットの内端部に接続さ
   せて、該スリットの長手方向に対してほぼ直交する方向
   に長い形状のストップホールを形成したことを特徴とす
   る高温下使用の板金製構造部材。