JPH10103674A - ガスタービン用燃焼器 - Google Patents

ガスタービン用燃焼器

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JPH10103674A
JPH10103674A JP25721896A JP25721896A JPH10103674A JP H10103674 A JPH10103674 A JP H10103674A JP 25721896 A JP25721896 A JP 25721896A JP 25721896 A JP25721896 A JP 25721896A JP H10103674 A JPH10103674 A JP H10103674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dome
combustor
reduced diameter
ceramic
brazing
Prior art date
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Pending
Application number
JP25721896A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Izumi
隆夫 和泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロー付接合部に熱膨張差に起因した力が作用
せず、確実な接合を可能とし、セラミック円筒は金属ド
ームとスワーラを介してキャップに確実に保持されるよ
うにし、組立て後の使用状態はもとより分解組立て作業
工程においても脱落することをなくし、構造信頼性の向
上を図ること。 【解決手段】 上流の燃焼器キャップ1側に縮径部11
を有するセラミックス製円筒10は、縮径部11の外周
面と金属製スワーラ2と一体に成形されたドーム部3の
ツバ部5の内周面5bとロー材20によって接合されて
いる。一方、スワーラ2は燃焼器キャップ1に図示しな
い方法(例えば、溶接やボルト締結)で固定されている
ため、結果的にセラミック燃焼筒10は燃焼器キャップ
1と一体的に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼域を形成する
燃焼筒部分にセラミックスを適用したガスタービン用燃
焼器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のセラミックスを適用したガスター
ビン用燃焼器としては、例えば図7に示すようなもの
(特開昭57−14127号公報参照)がある。まず構
成を説明すると、セラミック燃焼器32の下流端部はス
クロール33の端部内周に設けた段部40に当接するま
でスクロール33内に挿入係止され、そのセラミック燃
焼器32の上流肩部は燃焼器キャップ26にスプリング
41で弾性支持された複数のアーム42により舌状の板
43を介して下流側に付勢されて支持されている。すな
わち、上記アーム42はそれぞれ金属またはセラミック
スの真直ぐな棒状体で、その基端は図7に示すように、
燃焼器キャップ36を貫通して略同一円周上等間隔に配
設され、かつキャップ36の外壁に取付けた円筒状ガイ
ド44内に介装したスプリング41によりセラミック燃
焼器32の方向に常時付勢されている。またアーム42
の他端は舌状の板43の袋状取付部47に差し込まれ、
その舌状の板43はセラミック燃焼器32の肩部に密着
して当接するようになっている。そのため舌状の板43
はセラミック燃焼器32の上流肩部の曲率と同様な曲率
に湾曲して形成されている。そして、各アーム42は半
径方向外方に広がらないようにするため、スワーラ34
の近傍において各アーム42の半径方向の位置を規制す
る固定枠48が取付けられている。すなわち各アーム4
2は三角形に形成した固定枠48の各頂部に設けた背体
49に挿入し、半径方向の移動が規制される。また、ス
ワーラ34は、燃料噴射弁50を介して、ボルト37に
より燃焼器キャップ36に固定されており、その下部
は、セラミック燃焼器32の上部に一体的に形成された
円筒部32Aにある程度ゆるやかに嵌合されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のセラミックス製燃焼器にあっては、図7に示
すごとく組立て後の状態でのみセラミック燃焼器は保持
されるものの、(1)分解組立て時には何ら保持する機
能を有さないばかりか、(2)アームは、燃焼器と外筒
の熱膨張差に相当する距離を燃焼器キャップに設けた穴
内を摺動する構造となっていたため、 (1)燃焼器の組立て時には、燃焼器とスクロールの軸
芯を略一致させて挿入することが困難なばかりか、分解
時のキャップを取り外す工程で燃焼器の弾性保持力が失
われるため、燃焼器が脱落する。 (2)また、アームとキャップの摺動部がカジリ等で固
着して軸方向の過大な荷重が発生して、アームの屈曲や
湾曲板の変形が生じて、燃焼器保持機能が喪失する。と
いう問題点があった。
【0004】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、燃焼域を形成する燃焼筒部のみを
セラミックスで形成する一方、ドーム部を金属で形成し
て、セラミックス製燃焼筒と金属製ドーム部をロー付に
より一体化するセラミックス製燃焼器とすることによ
り、上記問題点を解決することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、燃焼器のドーム部またはドーム部と一体
に形成されたスワーラ部を燃焼器キャップに締結する単
缶型ガスタービン用燃焼器において、ドーム部を金属で
形成すると共にドーム部下流の円筒部をセラミックスで
形成し、前記ドーム部と円筒部とをロー付接合する構成
とする。
【0006】また、本発明は、前記ドーム部にセラミッ
ク円筒の外側に嵌合する円筒部を設け、該円筒部の先端
を前記セラミック円筒の上流端に設けた縮径部の段部に
当接した時に、ドームとセラミック円筒の間に間隙を設
定し、前記ドーム円筒内周面と前記セラミック円筒縮径
部外周面をロー付接合面として形成する構成とする。
【0007】また、本発明は、前記ドーム部に設けた円
筒に軸方向に伸びるスリットを設けて、該円筒部をツバ
状とする構成とする。
【0008】また、本発明は、前記セラミック円筒に設
けた縮径部に凹部を設ける構成とする。
【0009】また、本発明は、前記縮径部に設けた凹部
を縮径部の軸方向略中央部に設ける構成とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1〜5は、本発明の第1
の実施の形態を示す図である。第1の実施の形態の構成
を説明すると、上流の燃焼器キャップ1側に縮径部11
を有するセラミックス製円筒10は、縮径部11の外周
面11bと金属製スワーラ2と一体に成形されたドーム
部3のツバ部5の内周面5bとロー材20によって接合
されている。一方、スワーラ2は燃焼器キャップ1に図
示しない方法(例えば、溶接やボルト締結)で固定され
ているため、結果的にセラミック燃焼筒10は燃焼器キ
ャップ1と一体的に構成されていることになる。
【0011】次に、ロー付工程を図3〜5を用いて説明
すると、図4に示すロー付のためのセット状態では、縮
径部11の段部11aとツバ部5の先端5aは当接して
軸方向位置決めがなされる。この時、セラミックス円筒
部10の上流側端部10aとドーム部3の底面3aの間
には隙間Δlが生ずる寸法としてあり、また、縮径部外
周部11bとツバ部内周部5bの間隙にはロー材20a
を配置しておく。そして、図4の状態にセットした後、
ロー材20aが充分に溶融する温度にまで加熱保持後の
降温過程でロー材が固化を開始した状態を図5に示す。
【0012】ロー材固化開始直後には、段部11aとツ
バ先端5aはまだ当接して軸方向の位置関係を決定して
いるため、セラミックス円筒上流側端部10aとドーム
底面3aの隙間Δl′は、セラミックス円筒と金属ドー
ムツバの熱膨張差に相当する分だけ拡大(Δl′>Δ
l)している。この図5の状態から降温を続けるとロー
材20bの固化収縮が進行する。この固化の過程では先
に述べたセラミック円筒とドームツバ部の軸方向熱膨張
差が小さくなっていくが、この降温過程でのロー材20
bの収縮はロー付範囲Lを中心に進行する。従って図3
に示す降温完了後の室温状態では、縮径段部11aとツ
バ先端5aの間には軸方向でΔl1 の隙間が生じる一
方、セラミック円筒上流端部10aとドーム底部3aの
間にも軸方向隙間Δl2 を生じる。
【0013】このように、ロー材が溶融状態から固化・
収縮する過程において、ロー付範囲を中心としてロー材
が自由に収縮できるため、ロー付接合面11bや5bに
は、セラミックス円筒とツバ部の熱膨張差不整合による
ロー付接合強度の低下が生じない。
【0014】更に、ロー材固化の降温過程において、ツ
バ部の熱収縮はセラミック円筒の熱収縮よりも大きいた
め、室温状態にまで降温が進んだ段階では、結果的にセ
ラミック円筒はツバ部によって嵌合された状態となるた
め、この嵌合力も加わることによって一段と確実なロー
付接合状態を得ることができる。また、この嵌合力は、
セラミック円筒には圧縮力として作用するため、ロー付
範囲のセラミック円筒の強度信頼性を向上する働きをす
る。しかしながら、ロー付境界面では剪断力となって作
用するため、過大な嵌合力はかえってセラミック円筒の
強度信頼性を損なうことになるので、本発明ではドーム
部にツバ部5と交互にスリット4を設けることにより、
過大な剪断力の発生を回避して、セラミック円筒部の強
度信頼性の低下を防止している。
【0015】図6には、他の実施の形態を示す。本実施
の形態は、セラミック円筒10の縮径部11に凹部11
cを設けたものであり、この凹部11cはロー付範囲L
の略中央に設けてある。なお、セラミックは一般にロー
材(銀ロー、銅ロー、Niローのいずれとも)ぬれ性が
悪いため、ロー付接合強度を得るためには、金属元素
(例えばTi)の拡散層を事前に設ける必要がある。
【0016】ロー材溶融時には前記凹部にロー材が流れ
込み、降温過程では、この凹部を中心としたロー材収縮
が起るため、隙間Δl1 ,Δl2 を確実に生じせしめら
れるばかりか、ロー材とセラミック円筒のぬれ性が万一
不充分な場合においても凹部内で固化したロー材が機械
的な抜け止め、回り止めの役割りをはたすため、ロー付
接合信頼性の向上が図れる。
【0017】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、その構成を、セラミック円筒に設けた段部と金属性
ドームのツバ部先端を当接して軸方向に位置決めして、
この時にセラミック円筒とドームの間に軸方向の隙間を
設定するガスタービン用燃焼器としたため、〔1〕ロー
付接合部に熱膨張差に起因した力が作用せず、確実な接
合が可能となり、〔2〕セラミック円筒は金属ドームと
スワーラを介してキャップに確実に保持されるため、
〔3〕組立て後の使用状態はもとより分解組立て作業工
程においても脱落することがなくなるため、構造信頼性
を格段に向上できる、という効果が得られる。
【0018】各実施の形態は、それぞれ上記共通の効果
に加えて、更に以下の様な効果がある。
【0019】〈1〉耐熱性の点から、製造コストの高い
セラミックスを燃焼域を形成する範囲の単純形状部に限
定したことによりコストの最適化が図れる。
【0020】〈2〉凹部に侵入するロー材による機械的
締結が可能となるため、ロー材とのぬれ性を改善するた
めのセラミックス円筒ロー付け部の金属原子拡散層を設
ける工程(メタライズ)の省略が可能となるためコスト
を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図2】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図3】本発明の一実施の形態のロー付部拡大図(ロー
付工程説明図)である。
【図4】本発明の一実施の形態のロー付部拡大図(ロー
付工程説明図)である。
【図5】本発明の一実施の形態のロー付部拡大図(ロー
付工程説明図)である。
【図6】本発明の他の実施の形態のロー付部拡大図であ
る。
【図7】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 キャップ 2 スワーラ 3 ドーム 4 スリット 5 ツバ 10 セラミック円筒 11 縮径部 11c 凹部 20,20a,20b ロー材 Δl,Δl′,Δl1 ,Δl2 隙間

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼器のドーム部またはドーム部と一体
    に形成されたスワーラ部を燃焼器キャップに締結する単
    缶型ガスタービン用燃焼器において、 ドーム部を金属で形成すると共にドーム部下流の円筒部
    をセラミックスで形成し、前記ドーム部と円筒部とをロ
    ー付接合したことを特徴とするガスタービン用燃焼器。
  2. 【請求項2】 前記ドーム部にセラミック円筒の外側に
    嵌合する円筒部を設け、該円筒部の先端を前記セラミッ
    ク円筒の上流端に設けた縮径部の段部に当接した時に、
    ドームとセラミック円筒の間に間隙を設定し、前記ドー
    ム円筒内周面と前記セラミック円筒縮径部外周面をロー
    付接合面として形成したことを特徴とする請求項1に記
    載のガスタービン用燃焼器。
  3. 【請求項3】 前記ドーム部に設けた円筒に軸方向に伸
    びるスリットを設けて、該円筒部をツバ状としたことを
    特徴とする請求項1または2に記載のガスタービン用燃
    焼器。
  4. 【請求項4】 前記セラミック円筒に設けた縮径部に凹
    部を設けたことを特徴とする請求項2又は3に記載のガ
    スタービン用燃焼器。
  5. 【請求項5】 前記縮径部に設けた凹部を縮径部の軸方
    向略中央部に設けたことを特徴とする請求項4に記載の
    ガスタービン用燃焼器。
JP25721896A 1996-09-30 1996-09-30 ガスタービン用燃焼器 Pending JPH10103674A (ja)

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JPH10103674A true JPH10103674A (ja) 1998-04-21

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ID=17303314

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JP (1) JPH10103674A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1777461A2 (en) * 2005-10-20 2007-04-25 United Technologies Corporation Attachment of a ceramic combustor can
JP2009062980A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Boeing Co:The 撓みリングおよび推進システム
EP2233835A1 (en) 2009-03-23 2010-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Combustion chamber brazed with ceramic inserts

Cited By (4)

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