JPH061743U - セラミックガスタービンのノズルの支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 孔明けなどの複雑な機械加工を要することの
ない簡単な構造でありながら、セラミック部品の破壊や
熱膨張によるガタ付きを発生することなく、センタリン
グ機能およびサポーティング機能を確実に発揮させるよ
うにする。 【構成】 セラミック製のタービンノズル７をセラミッ
ク製アウタダクト４に嵌合支持させるとともに、アウタ
ダクト４の外周部に設けた突起部４ａが係合する凹部１
０ａを有するリテーナ１０と金属製支持枠９とをボルト
１１、ナット１２により締結して、その両者１０，９間
においてアウタダクト４およびタービンノズル７を軸方
向の両側から挾持させ、かつ、アウタダクト４とリテー
ナ１０との間に弾性緩衝材１３を介在させている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、耐熱性の向上を図るように、タービン翼、タービンノズルおよび ダクトなどの各構成部位をセラミックから製作してなるセラミックガスタービン のノズルの支持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種のセラミックガスタービンのセラミック製タービンノズルは、金属製支 持枠に固定支持されるが、この際、タービンノズルのセンタリング機能およびサ ポーティング機能を併せ持たせることが必要である。

【０００３】 かかるセラミック製タービンノズルの金属製支持枠に対する固定支持構造とし て、従来一般には、タービンノズルの張出しフランジ部にボルト孔を形成し、こ の孔に挿通させたボルトを締結することにより、タービンノズルを金属製支持枠 に固定支持させる構造もしくは金属製支持枠にインロー部を形成して、このイン ロー部にタービンノズルの一部を嵌合させて支持させる構造、さらにそれにボル ト締結を付加した構造が採用されていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような従来のセラミックガスタービンのノズルの支持構造のうち、前者 のボルト締結手段による場合は、セラミック材料に複雑な孔明け加工が必要であ り、これは実際上、非常に難しく、それだけ製作面でのコストアップは避けられ ない。また、後者のインロー部による嵌合構造の場合は、熱膨張係数の差によっ て、インロー部に遊びが発生したり、ボルトの伸びが発生するなどして、ガタ付 きが生じ、その結果、タービンノズルのセンタリング機能およびサポーティング 機能のいずれも十分に満足することができないという問題があった。

【０００５】 この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、複雑な加工を要さず、単純な構 成にして低コスト化を図れるものでありながら、熱膨張係数の差によるガタ付き の発生およびセラミック部品の破壊を招くことなく、所定のセンタリング機能お よびサポーティング機能のいずれも十分に満足することができるセラミックガス タービンのノズルの支持構造を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この考案に係るセラミックガスタービンのノズルの 支持構造は、タービンノズルに高温ガスを導く高温ガス通路を形成するセラミッ ク製アウタダクトの外周部に周方向に適宜間隔を隔てて複数の突起部を設けると ともに、このアウタダクトに上記タービンノズルを嵌合保持させ、上記突起部が 係合する凹部を有するリテーナと上記金属製支持枠とを、両者間にアウタダクト およびタービンノズルの一部を介在させてボルトを介して締結し、かつ、上記ア ウタダクトとリテーナとの間には弾性緩衝材を介在させたものである。

【０００７】 特に、上記弾性緩衝材としては、軸方向に撓み変形可能なウェーブリングから 構成されていることが好ましい。

【０００８】

【作用】

この考案によれば、セラミック製アウタダクトの外周部に設けられた複数の突 起部をリテーナの凹部に係合させることで、上記アウタダクトに嵌合保持させた タービンノズルのセンタリング機能を発揮させるとともに、膨張係数の差による ガタ付きの発生を解消することができる。また、上記リテーナと金属製支持枠と のボルト締結により、それら両者間に介在させたアウタダクトおよびタービンノ ズルを挾持して、上記タービンノズルを強固に支持するサポーティング機能を発 揮させることができる。さらに、ボルトによる締結力をセラミック製の部品に直 接、及ぼすことなく、弾性緩衝材を介して締結することで、ボルトの締結時にお けるセラミック製アウタダクトおよびタービンノズルの破壊を防止することがで きる。

【０００９】 特に、上記弾性緩衝材として、軸方向に撓み変形可能なウェーブリングを使用 することにより、熱膨張係数の差やボルトの伸びによるガタ付き防止を一層確実 なものとできる。

【００１０】

【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、この考案の一実施例によるセラミックガスタービンの要部の断面図、 図２は、図１の要部の拡大断面図であり、同図において、１はセラミック製の第 １タービン翼２Ａの外周を包囲するセラミック製の筒状シユラウドで、その前端 内周部に、セラミック製スクロール６を経て旋回状態に供給される高温燃焼ガス Ｇを上記第１タービン翼２Ａに導く周方向で複数個のセラミック製の第１タービ ンノズル３の外周部を嵌合し、これを介してノズルサポート１４によって保持さ れている。４，５はセラミック製の第２タービン２Ｂに高温燃焼ガスＧを導くた めの周方向で複数個の第２タービンノズル７を嵌合支持するセラミック製のアウ タダクトおよびインナダクトである。

【００１１】 上記アウタダクト４の一端側には径方向の外方に突出する環状フランジ部４ａ が一体形成されており、この環状フランジ部４ａの外周部には、図３に示すよう に、周方向に９０°毎の間隔を隔てて４個の突起部４ｂが一体形成されていると ともに、このアウタダクト４の環状フランジ部４ａ側の端部内周面にインロー部 ４ｃを形成し、このインロー部４ｃにそれぞれ嵌合する突起部７ａおよび上記イ ンナダクト５の外周部に形成した環状凹溝５ａにそれぞれ嵌合する周突起部７ｂ を有する上記周方向で複数個のセラミック製の第２タービンノズル７をそれらの 外周に巻回させたセラミックファイバ製のバンド８の締結により、上記アウタダ クト４およびインナダクト５に対して位置固定している。

【００１２】 上記アウタダクト４の環状フランジ部４ａと金属製筒状支持枠９の端面とに当 接するリング状の金属製リテーナ１０に、上記アウタダクト４の突起部４ｂがそ れぞれ係合する凹部１０ａを形成しており、これら凹部１０ａに上記アウタダク ト４の突起部４ｂをそれぞれ係合させた状態で、上記リテーナ１０と上記金属製 筒状支持枠９に一体に連設されて径方向の内側に突出するフランジ部９ａとの間 にわたって、ボルト１１を挿通させるとともにそのボルト１１の突出端部にナッ ト１２を螺合させて上記両者１０，９ａを締結することにより、上記アウタダク ト４の環状フランジ部４ａおよび第２タービンノズル７を上記リテーナ１０と金 属製筒状支持枠９のフランジ部９ａとを介して軸方向の両側から挾持固定させて いる。

【００１３】 そして、上記リテーナ１０と上記アウタダクト４の環状フランジ部４ａとの間 には、軸方向に撓み変形可能なウェーブリングからなる弾性緩衝材１３を介在さ せて、上記ボルト１１およびナット１２の締め付け力がセラミック製のアウタダ クト４に直接働かず、弾性緩衝材１３を介して作用するように構成している。

【００１４】 上記構成のセラミックガスタービンのタービンノズルの支持構造によれば、セ ラミック製アウタダクト４の環状フランジ部４ａの外周部に設けられた４個の突 起部４ｂをリテーナ１０の凹部１０ａに係合させることで、上記アウタダクト４ にインロー部４ｃおよび突起部７ａを介して嵌合保持させた第２タービンノズル ７のセンタリング機能を発揮させるとともに、膨張係数の差およびボルト１１の 伸びによるガタ付きの発生を解消することができる。

【００１５】 また、上記リテーナ１０と金属製筒状支持枠９のフランジ部９ａとをボルト１ １およびナット１２を介して締結することにより、それら両者１０，９ａ間に介 在させたアウタダクト４および第２タービンノズル７を軸方向の両側から挾持さ せて、その第２タービンノズル７を強固に支持するサポーティング機能を発揮さ せることができる。さらに、ボルト１１およびナット１２による締結力をセラミ ック製アウタダクト４および第２タービンノズル７に直接、及ぼすことなく、弾 性緩衝材１３を介して締結することで、ボルト１１およびナット１２の締結時に おけるセラミック製アウタダクト４および第２タービンノズル７の破壊を防止す ることができる。

【００１６】 なお、上記実施例では、弾性緩衝材１３として、ウェーブリングを使用したも のについて説明したが、これ以外に、ボルト１１とナット１２による締結力を緩 衝できるものであればよい。

【００１７】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、セラミック製の部品に孔明け加工などの複 雑な機械加工が不要で、嵌合構造と、リテーナ、弾性緩衝材を用いるだけの単純 な構造にして低コストに構成することができるものでありながら、セラミック製 アウタダクトの外周部に設けた突起部とリテーナ側の凹部との係合により、セン タリング機能および熱膨張係数の差によるガタ付きの発生を防止することができ る。しかも、上記リテーナと金属製支持枠とのボルト締結により、それら両者間 に介在させたアウタダクトおよびタービンノズルを挾持して、上記タービンノズ ルを強固に支持するサポーティング機能を発揮させることができる。さらに、ボ ルトによる締結力をセラミック製の部品に直接、及ぼすことなく、弾性緩衝材を 介して締結することで、ボルトの締結時におけるセラミック製アウタダクトおよ びタービンノズルの破壊を防止することができる。

【００１８】 特に、弾性緩衝材としてウェーブリングを使用することにより、熱膨張係数の 差や組込み誤差などに起因するガタ付きの発生防止機能を一層確実に発揮させる 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セラミックガスター
ビンの要部の断面図である。

【図２】図１の要部の拡大図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であ
る。

【符号の説明】

２Ａ，２Ｂ セラミック製タービン翼 ３，７ セラミック製タービンノズル ４ セラミック製アウタダクト ４ｂ 突起部 ９ 金属製支持枠 １０ 金属製リテーナ １０ａ 凹部 １１ ボルト １２ ナット １３ 弾性緩衝材

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月９日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】誓誓

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims (2)

【請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック製のタービン翼に対向して配
   置されるセラミック製タービンノズルを金属製支持枠に
   固定支持させてなるセラミックガスタービンのノズルの
   支持構造であって、上記タービンノズルに高温ガスを導
   く高温ガス通路を形成するセラミック製アウタダクトの
   外周部に周方向に適宜間隔を隔てて複数の突起部を設け
   るとともに、このアウタダクトに上記タービンノズルを
   嵌合保持させ、上記突起部が係合する凹部を有するリテ
   ーナと上記金属製支持枠とを、両者間にアウタダクトお
   よびタービンノズルの一部を介在させてボルトを介して
   締結し、かつ、上記アウタダクトとリテーナとの間には
   弾性緩衝材を介在させていることを特徴とするセラミッ
   クガスタービンのノズルの支持構造。
2. 【請求項２】 上記弾性緩衝材が、軸方向に撓み変形可
   能なウェーブリングから構成されている請求項１のセラ
   ミックガスタービンのノズルの支持構造。