JPH0610707A - セラミックスクロールの取付け装置 - Google Patents
セラミックスクロールの取付け装置Info
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- JPH0610707A JPH0610707A JP5060715A JP6071593A JPH0610707A JP H0610707 A JPH0610707 A JP H0610707A JP 5060715 A JP5060715 A JP 5060715A JP 6071593 A JP6071593 A JP 6071593A JP H0610707 A JPH0610707 A JP H0610707A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic ring
- scroll
- engine block
- ceramic
- shoulder
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
- F05D2300/21—Oxide ceramics
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属エンジンブロックにセラミックスクロー
ルを取付ける装置であって、両部材の熱膨張等の特性の
違いを適正に補償して取り付けることができる装置を提
供する。 【構成】 第1のセラミックリング(60)と;該セ
ラミックリングとスクロールの半径方向内側壁との間の
クロスキー(66、68)と;エンジンブロックの円筒
状壁と第1のセラミックリングとの間のクロスキー(7
4、78)と;エンジンブロックの取付け肩部(28)
と第1セラミックリングとの間に設定され、スクロール
の肩部(88)に係合する環状の肩部(90)を有する
第2のセラミックリング(62)と;取付け肩部と第2
のセラミックリングとの間での気密を図るシール(9
4)と;シールを間において第2のセラミックリングを
上記取付け肩部に締め付ける締め付け手段(104、1
12)と;を有する。
ルを取付ける装置であって、両部材の熱膨張等の特性の
違いを適正に補償して取り付けることができる装置を提
供する。 【構成】 第1のセラミックリング(60)と;該セ
ラミックリングとスクロールの半径方向内側壁との間の
クロスキー(66、68)と;エンジンブロックの円筒
状壁と第1のセラミックリングとの間のクロスキー(7
4、78)と;エンジンブロックの取付け肩部(28)
と第1セラミックリングとの間に設定され、スクロール
の肩部(88)に係合する環状の肩部(90)を有する
第2のセラミックリング(62)と;取付け肩部と第2
のセラミックリングとの間での気密を図るシール(9
4)と;シールを間において第2のセラミックリングを
上記取付け肩部に締め付ける締め付け手段(104、1
12)と;を有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、ガスタービンエンジ
ンの金属エンジンブロックにセラミックスクロールを取
り付ける装置に関する。
ンの金属エンジンブロックにセラミックスクロールを取
り付ける装置に関する。
【0002】
【従来技術及び発明が解決しようとする問題点】金属エ
ンジンブロックへ取り付けるスクロールはセラミックの
ものが適している。しかし、それらは材料が違い熱膨張
などの物理的特性が異なるので、セラミックスクロール
の取付けは技術的に難しい点がある。
ンジンブロックへ取り付けるスクロールはセラミックの
ものが適している。しかし、それらは材料が違い熱膨張
などの物理的特性が異なるので、セラミックスクロール
の取付けは技術的に難しい点がある。
【0003】本発明は上記の点に鑑み、セラミックスク
ロールの金属エンジンブロックへの取付けに適した装置
を提供することを目的とするものである。
ロールの金属エンジンブロックへの取付けに適した装置
を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段並びに作用効果】すなわ
ち、本発明に係る ことを特徴とする。
ち、本発明に係る ことを特徴とする。
【0005】
【実施例】以下、本発明を添付図面に示した実施例に基
づき詳細に説明する。
づき詳細に説明する。
【0006】1において、一部が図示されたガスタービ
ンエンジンの高温部分10は、米国特許第4,639,
194号に記載されたタイプの単一ステージのタービン
ロータ12を備えている。タービンロータ12は、セラ
ミックのタービンホイール14とスチール合金製のシャ
フト16とを備えている。スチール合金シャフト16の
管状の端部18はタービンホイール14の管状のステム
20に取り付けられている。タービンホイール14の外
周には複数のタービンブレード22が設けられている。
ンエンジンの高温部分10は、米国特許第4,639,
194号に記載されたタイプの単一ステージのタービン
ロータ12を備えている。タービンロータ12は、セラ
ミックのタービンホイール14とスチール合金製のシャ
フト16とを備えている。スチール合金シャフト16の
管状の端部18はタービンホイール14の管状のステム
20に取り付けられている。タービンホイール14の外
周には複数のタービンブレード22が設けられている。
【0007】エンジンブロックは、合金によって形成さ
れており且つ当該エンジンブロックの主軸上に整列され
た構造的に堅固な円筒形の壁24を備えている。この円
筒形の壁の端部は、主軸に直角な面内にある環状の取り
付け用肩部28で終わっている。円筒形の壁24内には
ほぼ管状の金属製シール担持部材30が設けられてお
り、当該担持部材の径方向の環状フランジ32は、環状
の取り付け用肩部28に対して密閉されている。
れており且つ当該エンジンブロックの主軸上に整列され
た構造的に堅固な円筒形の壁24を備えている。この円
筒形の壁の端部は、主軸に直角な面内にある環状の取り
付け用肩部28で終わっている。円筒形の壁24内には
ほぼ管状の金属製シール担持部材30が設けられてお
り、当該担持部材の径方向の環状フランジ32は、環状
の取り付け用肩部28に対して密閉されている。
【0008】軸受(図示せず)が、エンジンブロック上
においてタービンロータを主軸26を中心に回転可能な
ように支持している。一対の高温シールリング34A,
34Bが担持部材30とスチール合金シャフトの管状端
部18との間に設けられており、この一対のシールリン
グはスペーサスリーブ36によって分離されている。冷
却用空気は、エンジンブロックの円筒形の壁24内に設
けられた通路38及び担持部材30内に設けられ周方向
において互いに離隔された複数の孔を介してシールリン
グ34A,34Bに供給される。
においてタービンロータを主軸26を中心に回転可能な
ように支持している。一対の高温シールリング34A,
34Bが担持部材30とスチール合金シャフトの管状端
部18との間に設けられており、この一対のシールリン
グはスペーサスリーブ36によって分離されている。冷
却用空気は、エンジンブロックの円筒形の壁24内に設
けられた通路38及び担持部材30内に設けられ周方向
において互いに離隔された複数の孔を介してシールリン
グ34A,34Bに供給される。
【0009】ガスタービンエンジンのセラミックスクロ
ール42は、主軸26の周り及びエンジンブロックの円
筒形の壁の周りに渦巻形のチャンバ46を形成するセラ
ミックシェル44を備えている。シェル44は、ほぼ円
筒形の外側壁部分48と、これと同心のほぼ円筒形の内
側壁部分50とを備えている。外側壁部分48は、エン
ジンブレード22上に延びており且つ内側壁部分50と
協働してそれらの間にブレード付きの環状ノズル52を
形成しており、この環状ノズル50を介して、高温のガ
スが渦巻形のチャンバ46から軸26の方向にタービン
ブレード22に向かって排出される。外側壁部分48と
エンジンブロックの壁56との間に設けられたシール5
4は、高温ガスの漏れを最少にする。セラミックスクロ
ール42は、取り付け部材58によってエンジンブロッ
クに結合されている。
ール42は、主軸26の周り及びエンジンブロックの円
筒形の壁の周りに渦巻形のチャンバ46を形成するセラ
ミックシェル44を備えている。シェル44は、ほぼ円
筒形の外側壁部分48と、これと同心のほぼ円筒形の内
側壁部分50とを備えている。外側壁部分48は、エン
ジンブレード22上に延びており且つ内側壁部分50と
協働してそれらの間にブレード付きの環状ノズル52を
形成しており、この環状ノズル50を介して、高温のガ
スが渦巻形のチャンバ46から軸26の方向にタービン
ブレード22に向かって排出される。外側壁部分48と
エンジンブロックの壁56との間に設けられたシール5
4は、高温ガスの漏れを最少にする。セラミックスクロ
ール42は、取り付け部材58によってエンジンブロッ
クに結合されている。
【0010】取り付け部材58は、第1の軸方向外側の
セラミックリング60と、第2の軸方向内側のセラミッ
クリング62と、スチール製のスパイダ64とを備えて
いる。第1のセラミックリング60は、第1のクロスキ
ーによってシェル44の内側壁部分50に取り付けられ
ており、この第1のクロスキーは、第1のセラミックリ
ング上に設けられた複数の径方向の突起66と、スクロ
ールの内側壁部分50の環状端面70内に設けられた複
数の長孔68とを含む。孔68の各々は、主軸26に直
角な共通の第1の面内にある底面72を有する。
セラミックリング60と、第2の軸方向内側のセラミッ
クリング62と、スチール製のスパイダ64とを備えて
いる。第1のセラミックリング60は、第1のクロスキ
ーによってシェル44の内側壁部分50に取り付けられ
ており、この第1のクロスキーは、第1のセラミックリ
ング上に設けられた複数の径方向の突起66と、スクロ
ールの内側壁部分50の環状端面70内に設けられた複
数の長孔68とを含む。孔68の各々は、主軸26に直
角な共通の第1の面内にある底面72を有する。
【0011】スパイダ64は、第1のセラミックリング
60の内側に設けられており且つ第2のクロスキーによ
って第1のセラミックリング60に結合されている。第
2のクロスキーは、スパイダ64のリング部分76上に
設けられた複数の径方向の突起74と、第1のセラミッ
クリング内に設けられた対応する複数の径方向の孔78
とを含む。スパイダ64は、更に、リング部分76と一
体になされた複数の管状スペーサ80を含んでいる。ス
ペーサ80は、担持部材30上の環状フランジ32に押
圧されて支持され且つフランジ32内に設けられた複数
の孔のうちの各孔及びエンジンブロックの円筒形の壁2
4に設けられたねじ穴と整合されている。図3において
は、フランジ内の代表的な孔82及びエンジンブロック
内の代表的なねじ穴84のみが見えている。
60の内側に設けられており且つ第2のクロスキーによ
って第1のセラミックリング60に結合されている。第
2のクロスキーは、スパイダ64のリング部分76上に
設けられた複数の径方向の突起74と、第1のセラミッ
クリング内に設けられた対応する複数の径方向の孔78
とを含む。スパイダ64は、更に、リング部分76と一
体になされた複数の管状スペーサ80を含んでいる。ス
ペーサ80は、担持部材30上の環状フランジ32に押
圧されて支持され且つフランジ32内に設けられた複数
の孔のうちの各孔及びエンジンブロックの円筒形の壁2
4に設けられたねじ穴と整合されている。図3において
は、フランジ内の代表的な孔82及びエンジンブロック
内の代表的なねじ穴84のみが見えている。
【0012】図1,3及び4において最も良く示されて
いるように、シェル44の円筒形の内側壁部分50は、
ノズル52の径方向外側に隣接して張り出している。内
側壁部分50内に設けられた円筒形のカウンタボア86
の端部は、主軸26に直角な第2の面内にあり且つエン
ジンブロック上の取付け用の肩部28と向き合っている
内側壁部分上に設けられた第1の連続した環状肩部88
で終わっている。この第2の面は、孔68の底部72が
配置される上記第1の面から距離D1だけ離れている
(図1及び4)。
いるように、シェル44の円筒形の内側壁部分50は、
ノズル52の径方向外側に隣接して張り出している。内
側壁部分50内に設けられた円筒形のカウンタボア86
の端部は、主軸26に直角な第2の面内にあり且つエン
ジンブロック上の取付け用の肩部28と向き合っている
内側壁部分上に設けられた第1の連続した環状肩部88
で終わっている。この第2の面は、孔68の底部72が
配置される上記第1の面から距離D1だけ離れている
(図1及び4)。
【0013】第2セラミックリング62はカウンボア8
6の内側に設定されており、内側壁上の第1環状肩部8
8に面する第2環状肩部90を有している。第2肩部9
0は、図4に示すように、D2だけ第2セラミックリン
グの環状面92からへこまされている。
6の内側に設定されており、内側壁上の第1環状肩部8
8に面する第2環状肩部90を有している。第2肩部9
0は、図4に示すように、D2だけ第2セラミックリン
グの環状面92からへこまされている。
【0014】第2金属プレート94及び環状有孔エレメ
ント96は担持部材30上のフランジ32と第2セラミ
ックリング62の環状面98との間に挟まれている。金
属プレート94は、熱バリアコーティング100と、エ
レメント96の外側直径を包む熱シールドエッジ102
を有している。エレメント96は、例えば、商標名「グ
ラフォイル」としてユニオンカーバイドコーポレーショ
ンから発売されてるタイプの高熱抵抗材料から作られ、
主軸26の方向で恒久的に変形可能若しくは圧縮可能と
されている。金属プレート及び有孔エレメントは、スパ
イダの管状スペーサの周りに間隙を形成するように孔が
あけられる。
ント96は担持部材30上のフランジ32と第2セラミ
ックリング62の環状面98との間に挟まれている。金
属プレート94は、熱バリアコーティング100と、エ
レメント96の外側直径を包む熱シールドエッジ102
を有している。エレメント96は、例えば、商標名「グ
ラフォイル」としてユニオンカーバイドコーポレーショ
ンから発売されてるタイプの高熱抵抗材料から作られ、
主軸26の方向で恒久的に変形可能若しくは圧縮可能と
されている。金属プレート及び有孔エレメントは、スパ
イダの管状スペーサの周りに間隙を形成するように孔が
あけられる。
【0015】図2及び図3に示すように、スペーサ80
は該スペーサ及び担持部材上のフィンガ32内の整合さ
れた孔82を貫通してエンジンブロックの円筒形壁内の
孔84に螺合されるネジロッド104を受け入れる。好
ましい環状リテーナプレート106がスクロールの内側
円筒形壁内のロッド104の端部を越して受け入れら
れ、スペーサ80の軸方向外側端部及び第1セラミック
リング60の外側面108に当接される。リテーナプレ
ートは、その1つの側面上にセラミック製の熱バリアコ
ーティング110を有している。複数のナット112が
リテーナプレート106の外側でロッド104に締め付
けられ、リテーナプレートに溶接される熱シールド11
4によって遮蔽される。
は該スペーサ及び担持部材上のフィンガ32内の整合さ
れた孔82を貫通してエンジンブロックの円筒形壁内の
孔84に螺合されるネジロッド104を受け入れる。好
ましい環状リテーナプレート106がスクロールの内側
円筒形壁内のロッド104の端部を越して受け入れら
れ、スペーサ80の軸方向外側端部及び第1セラミック
リング60の外側面108に当接される。リテーナプレ
ートは、その1つの側面上にセラミック製の熱バリアコ
ーティング110を有している。複数のナット112が
リテーナプレート106の外側でロッド104に締め付
けられ、リテーナプレートに溶接される熱シールド11
4によって遮蔽される。
【0016】第1及び第2のクロスキーがスクロール4
2をエンジンブロック上に支持し、エンジンブロックと
スクロールとの間の比較的半径方向での熱膨張が突起6
6、74とそれらのスロット68、78の間の半径方向
滑りによって対応できるようにされている。更に、クロ
スキーは、エンジンブロック上の取付け肩部28に向け
て主軸方向で制限された運動ができるように支持し、エ
ンジンブロックに対するスクロールのシールを図る。
2をエンジンブロック上に支持し、エンジンブロックと
スクロールとの間の比較的半径方向での熱膨張が突起6
6、74とそれらのスロット68、78の間の半径方向
滑りによって対応できるようにされている。更に、クロ
スキーは、エンジンブロック上の取付け肩部28に向け
て主軸方向で制限された運動ができるように支持し、エ
ンジンブロックに対するスクロールのシールを図る。
【0017】更に、ナット112がロッド104に締め
付けられるに従い、リテーナプレート106は第1セラ
ミックリングの突起66を内側円筒形壁壁50内のスロ
ット68の底部72に押し付ける。その後、ナット11
2が更に締め付けられると、スクロールはエンジンブロ
ックの取付け肩部28に向けて動かされ、第1環状肩部
88が第2セラミックリング62上の第2環状肩部90
に係合する。更にナットが締め付けられると、第2セラ
ミックリングが環状取付け肩部28の方に締め付けら
れ、フランジ32、有孔エレメント96及び金属プレー
ト94がそれらの間に位置決めされる。
付けられるに従い、リテーナプレート106は第1セラ
ミックリングの突起66を内側円筒形壁壁50内のスロ
ット68の底部72に押し付ける。その後、ナット11
2が更に締め付けられると、スクロールはエンジンブロ
ックの取付け肩部28に向けて動かされ、第1環状肩部
88が第2セラミックリング62上の第2環状肩部90
に係合する。更にナットが締め付けられると、第2セラ
ミックリングが環状取付け肩部28の方に締め付けら
れ、フランジ32、有孔エレメント96及び金属プレー
ト94がそれらの間に位置決めされる。
【0018】有孔エレメント96は、ナットが締め付け
られるに従い主軸方向で永久変形され、第2セラミック
リング、スクロール及び第1セラミックリング上の突起
66への圧縮力を制限する。スパイダ64上の、フラン
ジ32に対して直接当接しているスペーサ80は、ロッ
ド104上でのナット112の内方への動きを制限する
ことにより、セラミックリングの最大圧縮を制限する。
ナットが完全に締め付けられると、第2セラミックリン
グ62の端面98と金属プレート94との間、及び、ス
クロールの内側壁上と第2セラミックリング上の肩部8
8、90の間のシールが形成される。第2セラミックリ
ング62の端面92からの第2環状肩部90のずれD2
は、第1セラミックリング60の突起66のたわみを防
ぐためにD1をわずかに越えるようなものとしてある。
られるに従い主軸方向で永久変形され、第2セラミック
リング、スクロール及び第1セラミックリング上の突起
66への圧縮力を制限する。スパイダ64上の、フラン
ジ32に対して直接当接しているスペーサ80は、ロッ
ド104上でのナット112の内方への動きを制限する
ことにより、セラミックリングの最大圧縮を制限する。
ナットが完全に締め付けられると、第2セラミックリン
グ62の端面98と金属プレート94との間、及び、ス
クロールの内側壁上と第2セラミックリング上の肩部8
8、90の間のシールが形成される。第2セラミックリ
ング62の端面92からの第2環状肩部90のずれD2
は、第1セラミックリング60の突起66のたわみを防
ぐためにD1をわずかに越えるようなものとしてある。
【図1】 本発明に係るスクロール取付け装置に関連す
るガスタービンエンジンの高熱部分の拡大断面図。
るガスタービンエンジンの高熱部分の拡大断面図。
【図2】 図1の2−2線に沿って見た図。
【図3】 図2の3−3線に沿って見た図。
【図4】 図1の取付け装置の分解斜視図。
12−−−タービンロータ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 セラミックスクロールの取付け装置
【特許請求の範囲】
【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
ンの金属エンジンブロックにセラミックスクロールを取
り付ける装置に関する。
ンの金属エンジンブロックにセラミックスクロールを取
り付ける装置に関する。
【0002】
【従来技術及び発明が解決しようとする問題点】ガスタ
ービンンジンの1370度を越える高温部分において
は、冷却を必要としないセラミックが従来の合金に比べ
て優れている。例えば、燃焼室から接線方向に吹き出す
出口から軸線方向ノズルへの遷移部分にあたるスクロー
ルは合金ではなくセラミックに代えたほうがよい。しか
しながら、金属エンジンブロックに対してセラミック製
のスクロールを取り付けることは、熱膨張の差などの特
性の差のために困難を伴う。セラミックスクロールの取
付けに関しては、例えば、ヨーロッパ特許487、12
5に開示がある。しかし、この特許に開示されたものは
十分満足のいくものではない。
ービンンジンの1370度を越える高温部分において
は、冷却を必要としないセラミックが従来の合金に比べ
て優れている。例えば、燃焼室から接線方向に吹き出す
出口から軸線方向ノズルへの遷移部分にあたるスクロー
ルは合金ではなくセラミックに代えたほうがよい。しか
しながら、金属エンジンブロックに対してセラミック製
のスクロールを取り付けることは、熱膨張の差などの特
性の差のために困難を伴う。セラミックスクロールの取
付けに関しては、例えば、ヨーロッパ特許487、12
5に開示がある。しかし、この特許に開示されたものは
十分満足のいくものではない。
【0003】本発明は上記の点に鑑み、セラミックスク
ロールの金属エンジンブロックへの取付けに適した装置
を提供することを目的とするものである。
ロールの金属エンジンブロックへの取付けに適した装置
を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段並びに作用効果】すなわ
ち、本発明に係る装置は、エンジンブロックであって、
その中心軸線(以下に述べる実施例において参照番号2
6を付して示す)を中心とし、該軸線に実質的に直角な
面内にある環状の取付け肩部(28)で終わる実質的に
円筒状の壁(24)を有するエンジンブロックと、上記
円筒状の壁の周りに設定されるセラミック製スクロール
であって、上記軸線を中心とした半径方向内側及び外側
のほぼ円筒状の壁(50、48)を有し、それらの間に
環状のノズル(52)を形成してなるセラミック製スク
ロール(42)とを備えるガスタービンエンジンで使用
されるスクロール取付け装置であって、第1のセラミッ
クリング(60)と;第1のセラミックリングと上記ス
クロールの半径方向内側壁との間のクロスキーによる連
結部分(同実施例においては、突起66とそれを摺動可
能に収納するスロット68により構成)、及び、上記エ
ンジンブロックの円筒状の壁と上記第1のセラミックリ
ングとの間のクロスキーによる連結部分(突起74及び
スロット78により構成)とを有し、それにより上記ス
クロールを、それがエンジンブロックと当該スクロール
との間の相対的な半径方向での熱膨張から実質的に独立
した状態で、また、エンジンブロックの上記肩部に向け
て上記軸線の方向で可動なる状態で、上記エンジンブロ
ック上に取り付けることができるようにした第1及び第
2のクロスキーによる連結部分と;上記取付け肩部と第
1セラミックリングとの間に設定され、上記スクロール
が上記軸線に沿って上記取付け肩部に向けて動かされる
ときにスクロールの上記半径方向内側の円筒状の壁の肩
部に係合する環状の肩部(90)を有する第2のセラミ
ックリング(62)と;上記第2のセラミックリングが
上記取付け肩部に締め付けられたときに該取付け肩部と
上記第2のセラミックリングとの間での気密を図るシー
ル(金属プレート94により構成)と;上記スクロール
を上記取付け肩部に向けて動かし第2のセラミックリン
グの環状肩部をスクロールの半径方向内側の円筒状壁の
肩部に対して係合させることにより、上記シールを間に
おいて第2のセラミックリングを上記取付け肩部に締め
付ける締め付け手段(孔86、ネジロッド104、ナッ
ト112により構成)と;を有することを特徴とする。
ち、本発明に係る装置は、エンジンブロックであって、
その中心軸線(以下に述べる実施例において参照番号2
6を付して示す)を中心とし、該軸線に実質的に直角な
面内にある環状の取付け肩部(28)で終わる実質的に
円筒状の壁(24)を有するエンジンブロックと、上記
円筒状の壁の周りに設定されるセラミック製スクロール
であって、上記軸線を中心とした半径方向内側及び外側
のほぼ円筒状の壁(50、48)を有し、それらの間に
環状のノズル(52)を形成してなるセラミック製スク
ロール(42)とを備えるガスタービンエンジンで使用
されるスクロール取付け装置であって、第1のセラミッ
クリング(60)と;第1のセラミックリングと上記ス
クロールの半径方向内側壁との間のクロスキーによる連
結部分(同実施例においては、突起66とそれを摺動可
能に収納するスロット68により構成)、及び、上記エ
ンジンブロックの円筒状の壁と上記第1のセラミックリ
ングとの間のクロスキーによる連結部分(突起74及び
スロット78により構成)とを有し、それにより上記ス
クロールを、それがエンジンブロックと当該スクロール
との間の相対的な半径方向での熱膨張から実質的に独立
した状態で、また、エンジンブロックの上記肩部に向け
て上記軸線の方向で可動なる状態で、上記エンジンブロ
ック上に取り付けることができるようにした第1及び第
2のクロスキーによる連結部分と;上記取付け肩部と第
1セラミックリングとの間に設定され、上記スクロール
が上記軸線に沿って上記取付け肩部に向けて動かされる
ときにスクロールの上記半径方向内側の円筒状の壁の肩
部に係合する環状の肩部(90)を有する第2のセラミ
ックリング(62)と;上記第2のセラミックリングが
上記取付け肩部に締め付けられたときに該取付け肩部と
上記第2のセラミックリングとの間での気密を図るシー
ル(金属プレート94により構成)と;上記スクロール
を上記取付け肩部に向けて動かし第2のセラミックリン
グの環状肩部をスクロールの半径方向内側の円筒状壁の
肩部に対して係合させることにより、上記シールを間に
おいて第2のセラミックリングを上記取付け肩部に締め
付ける締め付け手段(孔86、ネジロッド104、ナッ
ト112により構成)と;を有することを特徴とする。
【0005】より具体的には、第1のクロスキーによる
連結部分(66、68)及び第2のクロスキーによる連
結部分(74、78)が、スクロールの半径方向内側の
円筒状壁に形成された軸線方向に延びる複数のスロット
(68)に摺動可能に受け入れられる第1のセラミック
リング(60)上の複数の半径方向突起(66)、第1
のセラミックリング内に形成された複数のスロット(7
8)と、第1のセラミックリングの内側でエンジンブロ
ックの取付け肩部に取り付けられるスチール製スパイダ
(64)と、第1のセラミックリングの複数のスロット
内に摺動可能に受け入れられるスチール製スパイダ上の
第2の半径方向突起(74)とを有する。
連結部分(66、68)及び第2のクロスキーによる連
結部分(74、78)が、スクロールの半径方向内側の
円筒状壁に形成された軸線方向に延びる複数のスロット
(68)に摺動可能に受け入れられる第1のセラミック
リング(60)上の複数の半径方向突起(66)、第1
のセラミックリング内に形成された複数のスロット(7
8)と、第1のセラミックリングの内側でエンジンブロ
ックの取付け肩部に取り付けられるスチール製スパイダ
(64)と、第1のセラミックリングの複数のスロット
内に摺動可能に受け入れられるスチール製スパイダ上の
第2の半径方向突起(74)とを有する。
【0006】本発明に係る装置は、上記の如く構成され
るものであり、金属製のエンジンブロックとセラミック
製のスクロールとを、それらの異なる特性、例えば熱膨
張率にかかわりなく適正に連結することができる。
るものであり、金属製のエンジンブロックとセラミック
製のスクロールとを、それらの異なる特性、例えば熱膨
張率にかかわりなく適正に連結することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を添付図面に示した実施例に基
づき詳細に説明する。
づき詳細に説明する。
【0008】図1において、一部が図示されたガスター
ビンエンジンの高温部分10は、米国特許第4,63
9,194号に記載されたタイプの単一ステージのター
ビンロータ12を備えている。タービンロータ12は、
セラミックのタービンホイール14とスチール合金製の
シャフト16とを備えている。スチール合金シャフト1
6の管状の端部18はタービンホイール14の管状のス
テム20に取り付けられている。タービンホイール14
の外周には複数のタービンブレード22が設けられてい
る。
ビンエンジンの高温部分10は、米国特許第4,63
9,194号に記載されたタイプの単一ステージのター
ビンロータ12を備えている。タービンロータ12は、
セラミックのタービンホイール14とスチール合金製の
シャフト16とを備えている。スチール合金シャフト1
6の管状の端部18はタービンホイール14の管状のス
テム20に取り付けられている。タービンホイール14
の外周には複数のタービンブレード22が設けられてい
る。
【0009】エンジンブロックは、合金によって形成さ
れており且つ当該エンジンブロックの主軸上に整列され
た構造的に堅固な円筒形の壁24を備えている。この円
筒形の壁の端部は、主軸に直角な面内にある環状の取り
付け用肩部28で終わっている。円筒形の壁24内には
ほぼ管状の金属製シール担持部材30が設けられてお
り、当該担持部材の径方向の環状フランジ32は、環状
の取り付け用肩部28に対して当接されている。
れており且つ当該エンジンブロックの主軸上に整列され
た構造的に堅固な円筒形の壁24を備えている。この円
筒形の壁の端部は、主軸に直角な面内にある環状の取り
付け用肩部28で終わっている。円筒形の壁24内には
ほぼ管状の金属製シール担持部材30が設けられてお
り、当該担持部材の径方向の環状フランジ32は、環状
の取り付け用肩部28に対して当接されている。
【0010】軸受(図示せず)が、エンジンブロック上
においてタービンロータを主軸26を中心に回転可能な
ように支持している。一対の高温シールリング34A,
34Bが担持部材30とスチール合金シャフトの管状端
部18との間に設けられており、この一対のシールリン
グはスペーサスリーブ36によって分離されている。冷
却用空気は、エンジンブロックの円筒形の壁24内に設
けられた通路38及び担持部材30内に設けられ周方向
において互いに離隔された複数の孔を介してシールリン
グ34A,34Bに供給される。
においてタービンロータを主軸26を中心に回転可能な
ように支持している。一対の高温シールリング34A,
34Bが担持部材30とスチール合金シャフトの管状端
部18との間に設けられており、この一対のシールリン
グはスペーサスリーブ36によって分離されている。冷
却用空気は、エンジンブロックの円筒形の壁24内に設
けられた通路38及び担持部材30内に設けられ周方向
において互いに離隔された複数の孔を介してシールリン
グ34A,34Bに供給される。
【0011】ガスタービンエンジンのセラミックスクロ
ール42は、主軸26の周り及びエンジンブロックの円
筒形の壁の周りに渦巻形のチャンバ46を形成するセラ
ミックシェル44を備えている。シェル44は、ほぼ円
筒形の外側壁部分48と、これと同心のほぼ円筒形の内
側壁部分50とを備えている。外側壁部分48は、エン
ジンブレード22上に延びており且つ内側壁部分50と
協働してそれらの間にブレード付きの環状ノズル52を
形成しており、この環状ノズル50を介して、高温のガ
スが渦巻形のチャンバ46から軸26の方向にタービン
ブレード22に向かって排出される。外側壁部分48と
エンジンブロックの壁56との間に設けられたシール5
4は、高温ガスの漏れを最少にする。セラミックスクロ
ール42は、取り付け部材58によってエンジンブロッ
クに結合されている。
ール42は、主軸26の周り及びエンジンブロックの円
筒形の壁の周りに渦巻形のチャンバ46を形成するセラ
ミックシェル44を備えている。シェル44は、ほぼ円
筒形の外側壁部分48と、これと同心のほぼ円筒形の内
側壁部分50とを備えている。外側壁部分48は、エン
ジンブレード22上に延びており且つ内側壁部分50と
協働してそれらの間にブレード付きの環状ノズル52を
形成しており、この環状ノズル50を介して、高温のガ
スが渦巻形のチャンバ46から軸26の方向にタービン
ブレード22に向かって排出される。外側壁部分48と
エンジンブロックの壁56との間に設けられたシール5
4は、高温ガスの漏れを最少にする。セラミックスクロ
ール42は、取り付け部材58によってエンジンブロッ
クに結合されている。
【0012】取り付け部材58は、第1の軸方向外側の
セラミックリング60と、第2の軸方向内側のセラミッ
クリング62と、スチール製のスパイダ64とを備えて
いる。第1のセラミックリング60は、第1のクロスキ
ーによってシェル44の内側壁部分50に取り付けられ
ており、この第1のクロスキーは、第1のセラミックリ
ング上に設けられた複数の径方向の突起66と、スクロ
ールの内側壁部分50の環状端面70内に設けられた複
数のスロット68とを含む。スロット68の各々は、主
軸26に直角な共通の第1の面内にある底面72を有す
る。
セラミックリング60と、第2の軸方向内側のセラミッ
クリング62と、スチール製のスパイダ64とを備えて
いる。第1のセラミックリング60は、第1のクロスキ
ーによってシェル44の内側壁部分50に取り付けられ
ており、この第1のクロスキーは、第1のセラミックリ
ング上に設けられた複数の径方向の突起66と、スクロ
ールの内側壁部分50の環状端面70内に設けられた複
数のスロット68とを含む。スロット68の各々は、主
軸26に直角な共通の第1の面内にある底面72を有す
る。
【0013】スパイダ64は、第1のセラミックリング
60の内側に設けられており且つ第2のクロスキーによ
って第1のセラミックリング60に結合されている。第
2のクロスキーは、スパイダ64のリング部分76上に
設けられた複数の径方向の突起74と、第1のセラミッ
クリング内に設けられた対応する複数の径方向のスロッ
ト78とを含む。スパイダ64は、更に、リング部分7
6と一体になされた複数の管状スペーサ80を含んでい
る。スペーサ80は、担持部材30上の環状フランジ3
2に押圧されて支持され且つフランジ32内に設けられ
た複数の孔のうちの各孔及びエンジンブロックの円筒形
の壁24に設けられたねじ穴と整合されている。図3に
おいては、フランジ内の代表的な孔82及びエンジンブ
ロック内の代表的なねじ穴84のみが見えている。
60の内側に設けられており且つ第2のクロスキーによ
って第1のセラミックリング60に結合されている。第
2のクロスキーは、スパイダ64のリング部分76上に
設けられた複数の径方向の突起74と、第1のセラミッ
クリング内に設けられた対応する複数の径方向のスロッ
ト78とを含む。スパイダ64は、更に、リング部分7
6と一体になされた複数の管状スペーサ80を含んでい
る。スペーサ80は、担持部材30上の環状フランジ3
2に押圧されて支持され且つフランジ32内に設けられ
た複数の孔のうちの各孔及びエンジンブロックの円筒形
の壁24に設けられたねじ穴と整合されている。図3に
おいては、フランジ内の代表的な孔82及びエンジンブ
ロック内の代表的なねじ穴84のみが見えている。
【0014】図1,3及び4において最も良く示されて
いるように、シェル44の円筒形の内側壁部分50は、
ノズル52に隣接した部分が半径方向外側に張り出して
いる。内側壁部分50内に設けられた円筒形のカウンタ
ボア86の端部は、第1の連続した環状肩部88で終わ
っており、該肩部は主軸26に直角な第2の面内にあり
且つエンジンブロック上の取付け用の肩部28と向き合
っている。この第2の面は、スロット68の底部72が
配置される上記第1の面から距離D1だけ離れている
(図1及び4)。
いるように、シェル44の円筒形の内側壁部分50は、
ノズル52に隣接した部分が半径方向外側に張り出して
いる。内側壁部分50内に設けられた円筒形のカウンタ
ボア86の端部は、第1の連続した環状肩部88で終わ
っており、該肩部は主軸26に直角な第2の面内にあり
且つエンジンブロック上の取付け用の肩部28と向き合
っている。この第2の面は、スロット68の底部72が
配置される上記第1の面から距離D1だけ離れている
(図1及び4)。
【0015】第2セラミックリング62はカウンボア8
6の内側に設定されており、内側壁上の第1環状肩部8
8に面する第2環状肩部90を有している。第2肩部9
0は、図4に示すように、D2だけ第2セラミックリン
グの環状面92からへこまされている。
6の内側に設定されており、内側壁上の第1環状肩部8
8に面する第2環状肩部90を有している。第2肩部9
0は、図4に示すように、D2だけ第2セラミックリン
グの環状面92からへこまされている。
【0016】第2金属プレート94及び環状有孔エレメ
ント96は担持部材30上のフランジ32と第2セラミ
ックリング62の環状面98との間に挟まれている。金
属プレート94は、熱バリアコーティング100と、エ
レメント96の外側直径を包む熱シールドエッジ102
を有している。エレメント96は、例えば、商標名「グ
ラフォイル」としてユニオンカーバイドコーポレーショ
ンから発売されてるタイプの高熱抵抗材料から作られ、
主軸26の方向で恒久的に変形可能若しくは圧縮可能と
されている。金属プレート及び有孔エレメントは、スパ
イダの管状スペーサの周りに間隙を形成するように孔が
あけられる。
ント96は担持部材30上のフランジ32と第2セラミ
ックリング62の環状面98との間に挟まれている。金
属プレート94は、熱バリアコーティング100と、エ
レメント96の外側直径を包む熱シールドエッジ102
を有している。エレメント96は、例えば、商標名「グ
ラフォイル」としてユニオンカーバイドコーポレーショ
ンから発売されてるタイプの高熱抵抗材料から作られ、
主軸26の方向で恒久的に変形可能若しくは圧縮可能と
されている。金属プレート及び有孔エレメントは、スパ
イダの管状スペーサの周りに間隙を形成するように孔が
あけられる。
【0017】図2及び図3に示すように、スペーサ80
は該スペーサ及び担持部材上のフランジ32内の整合さ
れた孔82を貫通してエンジンブロックの円筒形壁内の
孔84に螺合されるネジロッド104を受け入れる。好
ましい環状リテーナプレート106がスクロールの内側
円筒形壁内のロッド104の端部を越して受け入れら
れ、スペーサ80の軸方向外側端部及び第1セラミック
リング60の外側面108に当接される。リテーナプレ
ートは、その1つの側面上にセラミック製の熱バリアコ
ーティング110を有している。複数のナット112が
リテーナプレート106の外側でロッド104に締め付
けられ、リテーナプレートに溶接される熱シールド11
4によって遮蔽される。
は該スペーサ及び担持部材上のフランジ32内の整合さ
れた孔82を貫通してエンジンブロックの円筒形壁内の
孔84に螺合されるネジロッド104を受け入れる。好
ましい環状リテーナプレート106がスクロールの内側
円筒形壁内のロッド104の端部を越して受け入れら
れ、スペーサ80の軸方向外側端部及び第1セラミック
リング60の外側面108に当接される。リテーナプレ
ートは、その1つの側面上にセラミック製の熱バリアコ
ーティング110を有している。複数のナット112が
リテーナプレート106の外側でロッド104に締め付
けられ、リテーナプレートに溶接される熱シールド11
4によって遮蔽される。
【0018】第1及び第2のクロスキーがスクロール4
2をエンジンブロック上に支持し、エンジンブロックと
スクロールとの間の比較的半径方向での熱膨張が突起6
6、74とそれらのスロット68、78の間の半径方向
滑りによって対応できるようにされている。更に、クロ
スキーは、エンジンブロック上の取付け肩部28に向け
て主軸方向で制限された運動ができるように支持し、エ
ンジンブロックに対するスクロールのシールを図る。
2をエンジンブロック上に支持し、エンジンブロックと
スクロールとの間の比較的半径方向での熱膨張が突起6
6、74とそれらのスロット68、78の間の半径方向
滑りによって対応できるようにされている。更に、クロ
スキーは、エンジンブロック上の取付け肩部28に向け
て主軸方向で制限された運動ができるように支持し、エ
ンジンブロックに対するスクロールのシールを図る。
【0019】更に、ナット112がロッド104に締め
付けられるに従い、リテーナプレート106は第1セラ
ミックリングの突起66を内側円筒形壁壁50内のスロ
ット68の底部72に押し付ける。その後、ナット11
2が更に締め付けられると、スクロールはエンジンブロ
ックの取付け肩部28に向けて動かされ、第1環状肩部
88が第2セラミックリング62上の第2環状肩部90
に係合する。更にナットが締め付けられると、第2セラ
ミックリングが環状取付け肩部28の方に締め付けら
れ、フランジ32、有孔エレメント96及び金属プレー
ト94がそれらの間に位置決めされる。
付けられるに従い、リテーナプレート106は第1セラ
ミックリングの突起66を内側円筒形壁壁50内のスロ
ット68の底部72に押し付ける。その後、ナット11
2が更に締め付けられると、スクロールはエンジンブロ
ックの取付け肩部28に向けて動かされ、第1環状肩部
88が第2セラミックリング62上の第2環状肩部90
に係合する。更にナットが締め付けられると、第2セラ
ミックリングが環状取付け肩部28の方に締め付けら
れ、フランジ32、有孔エレメント96及び金属プレー
ト94がそれらの間に位置決めされる。
【0020】有孔エレメント96は、ナットが締め付け
られるに従い主軸方向で永久変形され、第2セラミック
リング、スクロール及び第1セラミックリング上の突起
66への圧縮力を制限する。スパイダ64上の、フラン
ジ32に対して直接当接しているスペーサ80は、ロッ
ド104上でのナット112の内方への動きを制限する
ことにより、セラミックリングの最大圧縮を制限する。
ナットが完全に締め付けられると、第2セラミックリン
グ62の端面98と金属プレート94との間、及び、ス
クロールの内側壁上と第2セラミックリング上の肩部8
8、90の間のシールが形成される。第2セラミックリ
ング62の端面92からの第2環状肩部90のずれD2
は、第1セラミックリング60の突起66のたわみを防
ぐためにD1をわずかに越えるようなものとしてある。
られるに従い主軸方向で永久変形され、第2セラミック
リング、スクロール及び第1セラミックリング上の突起
66への圧縮力を制限する。スパイダ64上の、フラン
ジ32に対して直接当接しているスペーサ80は、ロッ
ド104上でのナット112の内方への動きを制限する
ことにより、セラミックリングの最大圧縮を制限する。
ナットが完全に締め付けられると、第2セラミックリン
グ62の端面98と金属プレート94との間、及び、ス
クロールの内側壁上と第2セラミックリング上の肩部8
8、90の間のシールが形成される。第2セラミックリ
ング62の端面92からの第2環状肩部90のずれD2
は、第1セラミックリング60の突起66のたわみを防
ぐためにD1をわずかに越えるようなものとしてある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るスクロール取付け装置に関連す
るガスタービンエンジンの高熱部分の拡大断面図。
るガスタービンエンジンの高熱部分の拡大断面図。
【図2】 図1の2−2線に沿って見た図。
【図3】 図2の3−3線に沿って見た図。
【図4】 図1の取付け装置の分解斜視図。
【符号の説明】 24−−−エンジンブロックの円筒状壁; 28−−−
取付け肩部; 42−−−スクロール; 60−−−第
1セラミックリング; 62−−−第2セラミックリン
グ; 66、68、74、78−−−クロスキー; 8
6、104、112ー−−締め付け手段。
取付け肩部; 42−−−スクロール; 60−−−第
1セラミックリング; 62−−−第2セラミックリン
グ; 66、68、74、78−−−クロスキー; 8
6、104、112ー−−締め付け手段。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1セラミックリング、第2セラミック
リング、スパイダからなるスクロール取付け装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US854103 | 1992-03-19 | ||
US07/854,103 US5186006A (en) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | Mounting for ceramic scroll |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0610707A true JPH0610707A (ja) | 1994-01-18 |
JPH06100101B2 JPH06100101B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=25317742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5060715A Expired - Lifetime JPH06100101B2 (ja) | 1992-03-19 | 1993-03-19 | セラミックスクロールの取付け装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5186006A (ja) |
EP (1) | EP0561434B1 (ja) |
JP (1) | JPH06100101B2 (ja) |
DE (1) | DE69300203T2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6116013A (en) * | 1998-01-02 | 2000-09-12 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Bolted gas turbine combustor transition coupling |
US6200086B1 (en) * | 1999-08-04 | 2001-03-13 | Sundyne Corporation | Thermal barrier for use in a mechanical seal assembly |
US6347508B1 (en) | 2000-03-22 | 2002-02-19 | Allison Advanced Development Company | Combustor liner support and seal assembly |
US8061976B2 (en) * | 2007-07-16 | 2011-11-22 | Borgwarner Inc. | Variable geometry turbocharger, vane ring assembly with retaining member |
JP5452991B2 (ja) | 2008-07-10 | 2014-03-26 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 段付きスペーサを有する可変ジオメトリのベーンリング組立体 |
US9422865B2 (en) * | 2013-03-14 | 2016-08-23 | Rolls-Royce Corporation | Bi-metal fastener for thermal growth compensation |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3999376A (en) * | 1973-07-05 | 1976-12-28 | Ford Motor Company | One-piece ceramic support housing for a gas turbine with a rotary regenerator |
US4326835A (en) * | 1979-10-29 | 1982-04-27 | General Motors Corporation | Blade platform seal for ceramic/metal rotor assembly |
US4373326A (en) * | 1980-10-22 | 1983-02-15 | General Motors Corporation | Ceramic duct system for turbine engine |
US4639194A (en) * | 1984-05-02 | 1987-01-27 | General Motors Corporation | Hybrid gas turbine rotor |
US4748806A (en) * | 1985-07-03 | 1988-06-07 | United Technologies Corporation | Attachment means |
US5105625A (en) * | 1990-11-23 | 1992-04-21 | General Motors Corporation | Mounting for a ceramic scroll in a gas turbine machine |
-
1992
- 1992-03-19 US US07/854,103 patent/US5186006A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-02-08 EP EP93200334A patent/EP0561434B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-08 DE DE69300203T patent/DE69300203T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-19 JP JP5060715A patent/JPH06100101B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0561434A1 (en) | 1993-09-22 |
JPH06100101B2 (ja) | 1994-12-12 |
DE69300203D1 (de) | 1995-07-27 |
US5186006A (en) | 1993-02-16 |
DE69300203T2 (de) | 1996-03-07 |
EP0561434B1 (en) | 1995-06-21 |
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Legal Events
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