JPH06137166A - ガスタービン燃焼器の支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ライナ１の尾筒２側端部の外周面に設けられた
ばね３とライナ１の間に、軸方向の長さが短く、外径が
ほぼ尾筒入口内壁７の内径からばね３の板厚を差し引い
た径になっているばね３′を設け、外側のばね３に切ら
れたスリット４と内側のばね３′に切られたスリット
４′を周方向にずらし、重なることがないようにした。 【効果】ライナ外側から尾筒内部に空気が流れ込む流路
がほとんど無いので、ごくわずかの空気しか漏れ込ま
ず、ばねの板厚は、従来の１枚のばねと同等となるの
で、ライナを支持するのに要求されるばねの剛性と耐摩
耗性を満足することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン燃焼器の
支持構造に係り、特に、燃焼器出口ガス温度の高い高温
ガスタービン燃焼器の部品、例えば、燃焼器ライナの支
持構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃焼器の支持構造を燃焼器ライナ
と尾筒の結合部を例に、図３，図４を用いて説明する。
ライナ１の尾筒２側端部の外周面には、薄板を円弧例に
曲げて製作されたばね３が取り付けられている。ばね３
の円弧状の部分にはライナ１の軸方向に多数の細長いス
リット４が切られており、ばね後端部５で各ばねが一体
となり、ライナ１にスポット溶接で固定されている（６
はスポット溶接部）。ばね３は、外径が尾筒入口内壁７
の内径より大きめに作られているので、尾筒２に挿入さ
れていた状態では、ばね３の頂部８付近で尾筒入口内壁
７と弾性的に接し、ばね３のばね定数の大きさに応じて
反力がばね３に作用することになる。

【０００３】従って、ライナ１は軸方向にスライドでき
る構造になっており、熱膨脹による伸びを許容し、熱応
力の発生を軽減するとともに、そのばね作用によってラ
イナ１の振動を抑制している。実公昭63−2782号公報に
記されている構造も、ライナ支持という観点からは本質
的に同じである。

【０００４】しかし、このような構造では、軸方向に多
数切られた細長いスリット４を通って、ライナ１外側か
ら尾筒２内部へ空気Ａが流入するのを防ぐことができな
い。この空気Ａの流入を防ぐ構造が実開昭63−71433 号
公報に記載されている。その構造は、円弧状のばねを２
重にし、軸方向に細長く切られたスリットが上下に重な
ることがない２重板ばねとなっている。このため、上下
それぞれのスリットを他方のばねが塞ぎ、スリットを通
ってライナ外側から尾筒内部に空気が流れ込むことを妨
げている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような支持構造で
は、確かに、ばねの軸方向に多数切られた細長いスリッ
トを通って、ライナ外側から尾筒内部に流入する空気を
ほとんど無くすことができる。しかし、ばねの剛性と耐
摩耗性の観点から問題のあることが明らかになった。

【０００６】即ち、このばねは燃焼器の振動を抑制する
ために、ある程度の剛性を要求される。しかし、剛性が
大き過ぎると、組み立てや分解が不可能になったり、熱
膨脹による伸びを十分吸収できなくなる。ばねを２重に
重ね合わせて、ばね１枚のときと同じ剛性を得るには、
２重に重ねた状態で１枚のときと同じ厚さにする必要が
ある。２重に重ねた１枚，１枚のばねについてみると、
その厚さは、ばねが１枚のときのほぼ半分になる。とこ
ろが、ガスタービンの運転中、燃焼器は絶えず振動する
ので、弾性的に接触しているばねの頂部付近は常に摩耗
を受けることになる。摩耗によるばねの板厚の減少は摩
耗を受けている時間に比例するので、２重にばねを重ね
合わせた場合、１枚でばねを構成したときのほぼ半分の
時間で損傷に至ることになる。

【０００７】本発明の目的は、ライナ外側から尾筒内部
に流入する空気はほとんど無くし、且つ、尾筒に対して
ライナを支持するのに要求されるばねの剛性と耐摩耗性
を兼ね備えた燃焼器の支持構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はライナの尾筒側端部の外周面に設けられた
ばねの内側に、そのばねより外径が小さく、軸方向の長
さが短いばねを設け、外側のばねと内側のばねに切られ
た軸方向に細長いスリットを周方向にずらし、重なるこ
とがないようにする。

【０００９】

【作用】このような支持構造では、ライナを尾筒に挿入
すると、尾筒入口内壁の内径より大きく作られている外
側のばねが変形し、尾筒入口内壁にばねの頂部付近が弾
性的に接する状態までばねの外径が小さくなる。外径が
小さくなることにより外側のばねは、その内側に設けら
れた外径の小さいばねと弾性的に接して重なるか、もし
くは、内側に設けられた外径の小さいばねにきわめて近
付き、外側のばねと内側のばねの隙間はほとんど無くな
る。外側のばねのスリットと内側のばねのスリットは周
方向にずれており、重なることがないため、ライナを尾
筒に挿入した組み立て時の状態では、空気の流路はほぼ
閉止され、ライナ外側から尾筒内部に空気が流け込むこ
とはほぼ完全に防止することができる。

【００１０】また、このような組み立て時の状態では、
燃焼器の振動は外側のばねのばね作用によってのみ抑制
される。即ち、外側のばねだけが支持部のばねの剛性に
関与し、内側のばねはばねの剛性にほとんど、あるい
は、全く関与しない。このため、要求されるばねの剛性
を得るのに必要な外側のばねの板厚は、図３あるいは図
４に示した１枚のばねで支持する従来の構造と同じにな
る。つまり、２重にばねを重ね合わせて、ライナ外側か
ら尾筒内部に流入する空気を無くす構造に比べて、ばね
１枚の板厚でみると、約２倍になり、摩耗によるばねの
板厚の減少でばねが損傷に至るまでの寿命も約２倍に延
ばすことが可能になる。

【００１１】以上の説明では、燃焼器ライナと尾筒の結
合部を例に挙げて、支持構造について述べたが、これは
他の燃焼器部品の結合部にも適用できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を燃焼器ライナと尾筒
の結合部を例にとって説明する。図５は、ライナ１が尾
筒２に挿入されようとしている状態を示したものであ
る。ライナ１の尾筒２側端部の外周面には、薄板を円弧
状に曲げて製作されたばね３が取り付けられている。ば
ね３の円弧状の部分にはライナ１の軸方向に多数の細長
いスリット４が切られており、ばね後端部５で各ばねが
一体となり、ライナ１にスポット溶接で固定されている
(６はスポット溶接部)。そして、ばね３の外径は尾筒入
口内壁７の内径より大きく作られている。ばね３の内側
のライナ１との間には、これまた薄板を円弧状に曲げて
製作されたばね３′が取り付けられている。内側のばね
３′の円弧状の部分にもライナ１の軸方向に多数の細長
いスリット４′が切られており、ばね後端部５′で各ば
ねが一体となり、ライナ１にスポット溶接で固定されて
いる（６′はスポット溶接部）。内側のばね３′の外径
はほぼ尾筒入口内壁７の内径から外側のばね３の板厚を
差し引いた径になっている。内側のばね３′の軸方向の
長さは外側のばね３の軸方向の長さより短く、内側のば
ね３′は外側のばね３とライナ１の間に挾み込まれる形
でばね後端部５′で固定されている。また、外側のばね
３と内側のばね３′のばね後端部５，５′からスリット
４，４′の入った円弧状の部分に立ち上がる所は、ライ
ナ１の軸方向で同じ位置になっている。外側のばね３に
切られたスリット４と内側のばね３′に切られたスリッ
ト４′の位置関係は、周方向にずらしてあり、スリット
同士が重なることはない。

【００１３】ライナ１を尾筒２に挿入して組み立てた状
態が図１および図２である。外側のばね３はその頂部付
近が尾筒入口内壁７に弾性的に接するまで変形し、外径
が小さくなる。内側のばね３′は、その外径がほぼ尾筒
入口内壁７の内径から外側のばね３の板厚を差し引いた
径になるように作られているので、ライナ１を尾筒２に
挿入して外側のばね３の外径が小さくなった状態で、図
１のように外側のばね３と丁度弾性的に接して重なる
か、もしくは、図２のように外側のばね３との間にほと
んど隙間が無くなる。外側のばね３のスリット４と内側
のばね３′のスリット４′は周方向にずらしてあり、ス
リット同士が重なることはないため、ライナ１外側から
尾筒２内部に空気が流れ込む流路がほとんど無くなり、
ごくわずかの空気しか漏れ込まなくなる。

【００１４】前述したように、ライナ１を尾筒２に挿入
して組み立てた状態で、外側のばね３と内側のばね３′
は丁度弾性的に接して重なるか、もしくは、ほとんど隙
間がなくなるので、尾筒２に対するライナ１の支持は外
側のばね３だけで行われる。それで、燃焼器の振動は外
側のばね３のばね作用、即ち、ばねの剛性だけで抑制さ
れる。内側のばね３′のばね作用は、ライナ１あるいは
尾筒２に変形等が生じたときの吸収分としてしか作用し
ない。このため、ライナ１を支持するために要求される
ばねの剛性を得るのは、外側のばね３だけの働きによっ
ており、その板厚は、図３あるいは図４に示した１枚の
ばね３で支持する従来の構造と同じになる。その結果、
燃焼器の振動に起因する摩耗によるばね３の板厚の減少
でばね３が損傷に至る期間は、従来のものと同等とな
る。

【００１５】最初から２重のばねを重ね合わせた支持構
造では、２枚のばねの剛性で尾筒に対してライナを支持
するため、２枚を重ねて、図３あるいは図４に示した１
枚のばね３の板厚と同じにする必要がある。つまり、２
重に重ね合わせた１枚、１枚のばねの板厚は、１枚のば
ね３でライナ１を支持するときのほぼ半分になる。摩耗
によるばねの板厚の減少で損傷に至る期間は板厚に比例
するので、本発明の支持構造に比べて、ほぼ半分の寿命
しか有していない。

【００１６】以上のことから、本発明の支持構造は、ラ
イナ外側から尾筒内部に流れ込む空気をほとんど無くす
ことができ、且つ、尾筒に対してライナを支持するのに
要求されるばねの剛性と耐摩耗性を満足することができ
る。

【００１７】図６と図７は、外側のばね３と内側のばね
３′に図５とは異なった形状のばねの組み合わせを行っ
た実施例である。ばねの円弧状の部分の形状が違ってい
るが、構成と作用は図５と同じであり、同一の効果が得
られる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ライナ外側から尾筒内
部に空気が流れ込む流路をほとんど無くすことができる
ので、ごくわずかの空気しか流れ込まず、且つ、尾筒に
対してライナを支持する外側のばねは１枚のばねで作ら
れるので、要求されるばねの剛性と耐摩耗性を満足する
ことができる。

【００１９】以上の説明では、燃焼器ライナと尾筒の結
合部を例に挙げて、支持構造について述べたが、燃焼器
を構成する円筒形の部品をそれより少し内径の大きい円
筒形の部品に挿入する結合部であれば、あらゆる所で適
用可能の支持構造である。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃焼器ライナを尾筒に挿入した状態の本発明の
支持構造の一実施例を示す断面図。

【図２】燃焼器ライナを尾筒に挿入した状態の本発明の
支持構造の一実施例を示す断面図。

【図３】燃焼器ライナを尾筒に挿入した状態の従来技術
の支持構造の一部破断図。

【図４】燃焼器ライナを尾筒に挿入した状態の従来技術
の支持構造の一部破断図。

【図５】燃焼器ライナが尾筒に挿入されようとしている
状態の本発明の支持構造の一実施例を示す断面図と正面
図。

【図６】燃焼器ライナが尾筒に挿入されようとしている
状態の本発明の支持構造の他の実施例を示す断面図。

【図７】燃焼器ライナが尾筒に挿入されようとしている
状態の本発明の支持構造の他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１…ライナ、２…尾筒、３，３′…ばね、４，４′…ス
リット、５，５′…ばね後端部、６，６′…スポット溶
接部、７…尾筒入口内壁、８…ばねの頂部、Ａ…空気。

フロントページの続き (72)発明者 赤津 茂行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小豆畑 茂 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 伊藤 和行 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 印南 民雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 井上 洋 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 吉田 正平 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 塚原 聰 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービン燃焼器の円筒形の部品を前記
   円筒形の部品より少し内径の大きい円筒形の部品に挿入
   する結合部で、挿入する部品と挿入される部品の間の環
   状の隙間に、前記挿入される部品の内壁に弾性的に接触
   し得る凸円弧のばねを介在させ、前記ばねを挿入する部
   品の後端部外壁に固定し、前記ばねと前記挿入する部品
   の後端部外壁の間に、前記ばねより軸方向の長さが短
   く、外径がほぼ前記挿入される部品の内径から前記ばね
   の板厚を差し引いた径になる凸円弧のばねを設置し、前
   記ばねと前記ばねの軸方向のスリットが内外で重なるこ
   とがないように、前記ばねを前記ばねと同様に前記挿入
   する部品の後端部外壁に固定したことを特徴とするガス
   タービン燃焼器の支持構造。