JPH07260151A - セラミック製の内張りを有する燃焼室 - Google Patents

セラミック製の内張りを有する燃焼室

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JPH07260151A
JPH07260151A JP31381994A JP31381994A JPH07260151A JP H07260151 A JPH07260151 A JP H07260151A JP 31381994 A JP31381994 A JP 31381994A JP 31381994 A JP31381994 A JP 31381994A JP H07260151 A JPH07260151 A JP H07260151A
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combustion chamber
ceramic
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Johann Kastner
ヨーハン・カストナー
Martin Schulz
マルティン・シュルツ
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ABB Patent GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、各セラミック部材の間に
大きなギャップを設けることなく、部材を軸方向に挿入
する必要がなく、燃焼室の内壁を覆う内張りを提供する
ことにある。 【構成】 この発明は、中空円筒支持壁(12、13)
を有する燃焼室、特にガスタービンの燃焼室(10)に
関し、この燃焼室の内側には個々のセラミック部材(1
5、16、17、18、19)から成る内張り(14)
が設けられ、これらセラミック部材(15、16、1
7、18、19)は、偏四角多面体として形成されてお
り、これらのベース面は、燃焼室(10)の幾何学的形
状へ適合されており、各セラミック部材は、支持壁(1
2、13)の内側へ固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、中空円筒ハウジング
を有する燃焼室、特にガスタービンの燃焼室に関し、こ
の燃焼室の内壁は、個々のセラミック部材から成る内張
りを有している。また、この発明は、この内張りの製造
および取付けのための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高熱ストレスに晒されるフレームチュー
ブの内張りのため、高温金属材料を使用することは習慣
的であり、高温金属材料は、更に特別な配列に利用さ
れ、適切な場合には、薄いセラミック層とともに設けら
れている。
【0003】その上、厚いセラミック材料を伴うフレー
ムチューブの内張りもまた使用されている。厚い壁部材
を伴う凹面のフレームチューブの内側からの内張りの間
中、近接した部材間のギャップ幅の2倍が部材の外側コ
ード長と内側コード長との間の差より小さい場合に問題
を生じる。この問題は、図1の同一の壁部材を有する円
筒フレームチューブの例により説明されている。
【0004】この問題は、十分に大きいギャップを形成
することにより、或いは軸上に冷却部材を挿入すること
により、現時点においては防止されている。これらの従
来実施されていた解決策は、第1に説明されている。
【0005】耐火れんがから構成された内張りを有する
燃焼室を供給することは長い間知られており(ドイツ特
許明細書1173734)、各耐火れんがは、ホルダー
により固定され、支持壁へ機械的に固定されている。漏
れ空気は、既存のギャップを介して漏れ、同時に金属ホ
ルダーを冷却するために与えられる。
【0006】ドイツ公開公報第3625056号は、ガ
スタービンプラントの燃焼室のための耐火内張りを開示
し、この耐火内張りは、冷却流体ギャップを残した状態
で、金属保持クランプによりその表面を実質的にカバー
するように支持構造へ固定された個々のれんがから構成
されている。各れんがは、同時に、少なくとも両側上で
金属クランプにより保持されており、各側面は、支持構
造に関して傾斜されており、同様に傾斜された保持クラ
ンプにより少なくとも部分的にカバーされ、従って、れ
んがが支持構造に対して押し付けられている。この形状
における特に高熱ストレスに晒される保持クランプの熱
い側は、同時に、支持構造内の冷却流体オリフィスを介
して冷却されている。
【0007】更に、ガスタービンのフレームチューブの
ための熱シールドは多くのれんがから成り、各れんが
は、本質的に表面をカバーするように互いに隣合わせて
配置され、少なくとも1つの関連したホルダーにより配
列にある支持壁へ固定され、このような熱シールドはド
イツ公報4114768A1から公知となっている。
【0008】公知の内張りのこの第1のグループに共通
の特徴は、これらの内張りが個々の部材から成り、個々
の部材が追加の保持手段の使用により支持構造の外側上
に設けられ、個々の部材の間のギャップが、漏れ空気が
ギャップ内にある金属保持部材を十分に冷却するように
寸法付けられていることである。この漏れ空気は、同時
に、燃焼空気の損失を象徴する。
【0009】漏れ空気に関連したこれらのギャップを避
けた燃焼室の内張りの下記に示す第2のグループが更に
知られているが、この場合、セラミック熱シールドが通
常略円筒の金属保持構造内へ軸方向に沿って挿入されな
ければならない。
【0010】ハラユキヨシ、東京電力における出力発生
ガスタービンのためのセラミック部材の研究および発
見、海外の読者のためのFC年次報告、1991、特徴
創造のためのファインセラミックス、日本ファインセラ
ミックス協会、Pfeiffer A.,Schulz A.,Wittig S.,IT
Sセラミック調査燃焼器、1991横浜国際ガスタービ
ン会議−45;III-9 。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】この技術的現状を鑑
み、この発明の目的は、公知の内張りの第1のグループ
における大きなギャップが防止され、公知の内張りの第
2のグループにおける部材を軸方向に挿入する必要がな
く、導入部分で開示されたタイプの燃焼室の凹面を有す
る支持壁の内側から内部を覆うことにある。ここで大き
なギャップが与えられることにより、ギャップ幅は、他
の部材を予め除去することなくセラミック部材を個々の
位置から除去可能にする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明によると、この
目的は、請求項1の特徴部に一致して達成され、内張り
の個々のセラミック部材は、偏四角多面体として形成さ
れ、実質的にはいかなるギャップもなく互いに半径方向
に対向して支持壁上へ配置され、支持壁へ固定されてい
る。
【0013】この発明の好ましい実施例によると、内張
りが構成され、偏四角多面体として、即ち偏四角断面の
本体として形成されている個々のセラミック部材は、セ
ラミック部材の大きいベース面および後部側面として与
えられる小さいベース面が交互に支持壁上に配置されて
いる。同時に、セラミック部材の支持面は、それぞれ燃
焼室の支持壁の幾何学的形状へ一致されている。
【0014】この発明は、空間および個々のセラミック
部材の既存の状態のために軸上の取付けが不可能な位置
に供給され、それゆえに、各セラミック部材は、燃焼室
のハウジングの内壁上へ半径方向へ配置されなければな
らない。
【0015】このことは、いわゆるくさび石がどのよう
に配置可能であるかの問題を示す。いわゆるくさび石の
軸上の挿入は空間の条件のために除外されていることか
ら、発明の更なる実施例において、くさび石を配置する
ための対策が講じられている。このくさび石は、同様に
偏四角多面体として形成され、その小さい表面が燃焼室
のハウジングの内壁上へ配置され、くさび石へ前もって
固定された保持手段によりくさび石が内壁へ固定されて
いる。この説明によると、くさび石として与えられてい
るセラミック部材の故意に非平行な表面を近接したセラ
ミック部材の側面へ適合するための対策が同時に講じら
れており、互いに近接して設けられたセラミック部材が
発明の方法において弧状の構造を有する。
【0016】
【作用】取付けの単一化の理由のため、その大きいベー
ス面が燃焼室ハウジングの内壁上へ配置された2つのセ
ラミック部材の間に、各場合において、その小さいベー
ス面が内壁上へ配置されたセラミック部材が配置され、
このセラミック部材が既に説明された方法で保持手段に
より内壁上へ固定されている場合に好都合となる。同時
に、発明の好都合な発展において、上記保持手段は、こ
の目的のために設けられ且つ好ましくは長孔として形成
されているハウジング壁内の凹所内へ係合するボルトと
して形成されている。
【0017】発明の発展において、保持手段のための対
策が講じられており、保持手段は、セラミック部材内へ
確実に保持され、その自由端部がスクリューボルトとし
て形成されている。
【0018】この発明のこれらのおよび更なる好都合な
実施例は、従属クレームの主題である。
【0019】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について詳細に説明する。
【0020】図1は、本質的に同形の複数のセラミック
部材13を有する燃焼室10の支持壁12の部分的な断
面を示す線図であり、各セラミック部材13は、支持壁
12の凹形の内面上に配置され、内張りを形成してい
る。各セラミック部材13の間にはギャップ13.1お
よび13.2が設けられ、そのギャップ幅h1 およびh
2 は、個々のセラミック部材の個々の取付けおよび個々
の取外しを許容するに十分大きくされている。このギャ
ップは、各セラミック部材の側壁の間の下記の幾何学的
な関係により治められており、側壁は、ギャップ13.
1および13.2を限定し、h1 +h2 ≧s2 −s1
範囲内のコードによるその垂直空間を限定する。ギャッ
プ幅が非常に狭い場合、およびギャップ幅がこの発明に
従って供給された場合にのみ、h1 +h2 <s2 −s1
が実現し、他の部材を予め除去することなく個々のセラ
ミック部材の個々の取付けおよび取外しをすることは不
可能である。
【0021】図2は、その内面上にセラミック製の内張
り14が設けられた支持壁12を有する燃焼室10の部
分的に取外された形を示す。セラミック製の内張り14
は、個々のセラミック部材15、16から構成され、各
セラミック部材は、偏四角多面体(trapezohedron )と
して形成され、その大きいベース面および小さいベース
面が支持壁12の内面上へ交互に配置されるように設け
られ、そこへ固定されている。それと同時に、各セラミ
ック部材15、16の各ベース面は、それぞれ支持壁の
幾何学的形状および内張り14の内側の幾何学的形状へ
一致され、即ち、各ベース面は、支持壁に向かう側が凸
面に形成され、燃焼室10の内部へ向かう側が凹面に形
成されている。
【0022】各セラミック部材の各側面は、両方のベー
ス面に関して90度にならない角度に形成されるように
置かれている。この場合、大きいベース面とそれぞれの
側面との間の角度は90度より小さく、それぞれの側面
と対向する小さいベース面との間の角度は90度より大
きくなっている。
【0023】慣例的に、内張り14のセラミック部材1
5、16は、それ自体知られており、ここには詳細に示
さない方法で支持壁12へ機械的に接続されている。
【0024】図3は、図1に図示するような支持壁12
を伴う燃焼室10の同類の配列を示し、内張り14は本
質的に同形のセラミック部材18から形成されており、
セラミック部材18の側面は、図1に示された実施例と
は対称的に半径方向に指向されている。しかしながら、
近接したセラミック部材18の側面のそれぞれの支持表
面は、図1の実施例より小さく、側面の不変の半径方向
への指向は、それにも拘らず、相互支持を有し、それに
より同様にギャップフリー状態を保証する複合構造の不
確かな作動を引き起こす。図2に既に示したように、図
3によるところのこの実施例においてもまた、くさび石
17が設けられており、くさび石17は、その小さいベ
ース面が支持壁12上へ配置され、その側面が図1から
知られている傾斜面に従って一致して適合された近接し
たれんが19と協力するように設けられている。
【0025】図2に示した支持壁と異なる支持壁13を
有する燃焼室10のためのこの発明の内張り14の図4
に示す実施例において、個々のセラミック部材17、1
8、19は、個々のセラミック部材に突き通されて固定
されたボルトによって支持壁13へ固定されており、こ
の支持壁には、ここでは詳細に示さない突き通しボルト
の通路に用いられるであろう凹所が設けられている。
【0026】本発明の内張りの製造中、個々のセラミッ
ク部材14、15、16、17、18、19は、互いに
近付けられて半径方向の支持壁上へ配置されている。こ
の目的のため、支持壁内の凹所は、長孔として好都合に
形成され、適切な場合にセラミック部材の横方向への再
配置を許容し、セラミック部材が近接した他のセラミッ
ク部材に対してしっかりと支持される。
【0027】尚、この発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、セラミック製の内
張りを有するこの発明の燃焼室は、上記のような構成お
よび作用を有しているので、各セラミック部材の間に大
きなギャップを設けることなく、部材を軸方向に挿入す
る必要がなく、燃焼室の内壁を覆う内張りを提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来技術を示す概略図。
【図2】図2は、この発明の第1の実施例に係る内張り
を示す部分断面図。
【図3】図3は、この発明の第2の実施例に係る内張り
を示す部分断面図。
【図4】図4は、この発明の第3の実施例に係る内張り
を示す部分断面図。
【符号の説明】
10…燃焼室、12、13…中間円筒支持壁、14…内
張り、15、16、17、18、19…セラミック部
材、20…保持手段。
フロントページの続き (72)発明者 マルティン・シュルツ ドイツ連邦共和国、デー − 67149 メ ッケンハイム、ハウプトシュトラーセ 128

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 個々のセラミック部材(15、16、1
    7、18、19)から成る内張り(14)がその内側に
    設けられた中空円筒支持壁(12、13)を有する燃焼
    室(10)、特にガスタービンの燃焼室(10)におい
    て、 上記セラミック部材(15、16、17、18、19)
    は、偏四角多面体として形成されており、上記セラミッ
    ク部材のベース面は、上記燃焼室(10)の幾何学的形
    状へ適合されており、上記セラミック部材は、上記支持
    壁(12、13)の内側へ固定されていることを特徴と
    する燃焼室。
  2. 【請求項2】 その小さい側が上記支持壁(12、1
    3)上へ配置され、保持手段により支持壁へ固定された
    セラミック製のくさび石(17)がそれぞれ設けられて
    いることを特徴とする請求項1に記載の燃焼室。
  3. 【請求項3】 上記セラミック部材(15、16)は、
    セラミック部材の大きいベース面および小さいベース面
    が上記支持壁上へ交互に配置されるように設けられ、つ
    まり、大きいベース面が上記支持壁(12)上に配置さ
    れた2つのセラミック部材(15)の間に、セラミック
    部材(16)の小さいベース面が上記支持壁(12)の
    内面上へ配置され、セラミック部材(16)が保持手段
    (20)によりそこへ固定されるようにセラミック部材
    (16)が配置されていることを特徴とする請求項1ま
    たは2のいずれか一方に記載の燃焼室。
  4. 【請求項4】 上記保持手段は、支持壁(13)内の凹
    所内へ係合する目的で設けられたボルトとして形成され
    ていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つ
    に記載の燃焼室。
  5. 【請求項5】 上記保持手段(20)は、上記セラミッ
    ク部材(17、18、19)内に固定され、その自由端
    部がスクリューボルトとして形成されていることを特徴
    とする請求項4に記載の燃焼室。
  6. 【請求項6】 上記保持手段(20)は、上記セラミッ
    ク部材(17、18、19)内に確実に保持されている
    ことを特徴とする請求項5に記載の燃焼室。
  7. 【請求項7】 その中に指し示された上記セラミック部
    材の固定配列の全ての中間段階および組合せを有する請
    求項2および3に記載の燃焼室。
JP31381994A 1993-12-18 1994-12-16 セラミック製の内張りを有する燃焼室 Pending JPH07260151A (ja)

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DE19934343319 DE4343319A1 (de) 1993-12-18 1993-12-18 Brennkammer mit keramischer Auskleidung
DE4343319.7 1993-12-18

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JPH07260151A true JPH07260151A (ja) 1995-10-13

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