JPH10252490A - Ceramic gas turbine structure - Google Patents

Ceramic gas turbine structure

Info

Publication number
JPH10252490A
JPH10252490A JP5886397A JP5886397A JPH10252490A JP H10252490 A JPH10252490 A JP H10252490A JP 5886397 A JP5886397 A JP 5886397A JP 5886397 A JP5886397 A JP 5886397A JP H10252490 A JPH10252490 A JP H10252490A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
back plate
housing
ceramic
gas turbine
heat insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5886397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Munekiyo
正幸 宗清
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP5886397A priority Critical patent/JPH10252490A/en
Publication of JPH10252490A publication Critical patent/JPH10252490A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cool an outer peripheral part of a back plate and reduce stress by forming a space surrounded by at least a part of the back plate and a housing on an outer peripheral side of a cylindrical part of the back plate and forming a hole into which air is introduced in the housing which constitutes this space. SOLUTION: A shroud 12 and a scroll 4 which are arranged on outer periphery of a rotor of a turbine 5 are accumulated on a ceramic back plate 3, and a cylindrical part 2 of the back plate 3 is elastically pressed against a bearing housing 1. A small hole for introducing cooling air to an outer peripheral side of the back plate 3 is provided in a ring plate 10, and a slit is formed in a contact part of the back plate 3 and a thermal insulation material 11. Consequently, when a clearance occurs in a fitting part A, cooling air from an outlet of a compressor flows along a surface on a housing side of the back plate 3 to reduce temperature gradient on inner and outer peripheries of the back plate 3 and reduce stress.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックガスタ
ービンの構造に関する。
The present invention relates to a structure of a ceramic gas turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のセラミックガスタービンの構造と
しては、例えば実公昭63−3361号公報に開示され
ているように、図10に示すような構造のものがある。
この従来技術の構成を説明すると、5はタービンロータ
であり、このタービンロータ5の軸19は軸受16を介
してベアリングハウジング1に取付けられている。孔2
0は軸受16に供給する潤滑油の経路であり、軸受16
のある空間に連通している。孔6はコンプレッサ出口空
気などの低温高圧空気の経路であり、シールリング7−
1と7−2の間に連通し、シールエアを供給している。
シールエアは、タービンロータ側に潤滑油の一部が洩れ
込まないように、軸受16の空間に供給する潤滑油圧力
よりも、シールリング7−1と7−2の間に供給するシ
ールエア圧力の方が高くなるように設定されている。一
方、シールエアは潤滑油側とタービンロータ側には洩れ
込む構造となっている。
2. Description of the Related Art As a structure of a conventional ceramic gas turbine, for example, there is a structure as shown in FIG. 10 as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 63-3361.
To explain the configuration of the prior art, reference numeral 5 denotes a turbine rotor, and a shaft 19 of the turbine rotor 5 is attached to the bearing housing 1 via a bearing 16. Hole 2
Numeral 0 denotes a path of the lubricating oil supplied to the bearing 16.
It communicates with a space with space. The hole 6 is a path for low-temperature and high-pressure air such as air at the outlet of the compressor.
It communicates between 1 and 7-2 to supply seal air.
In order to prevent a part of the lubricating oil from leaking into the turbine rotor side, the seal air has a smaller seal air pressure than the seal oil pressure supplied between the seal rings 7-1 and 7-2 than the lubricating oil pressure supplied to the space of the bearing 16. Is set to be higher. On the other hand, the seal air leaks into the lubricating oil side and the turbine rotor side.

【0003】21はディフュウザと一体となったタービ
ンシュラウドであり、ベアリングハウジングに固定され
たエンジンハウジング9に取り付けた弾性支持構造8に
より、ベアリングハウジング9に対して、ノズル17、
スクロール4の一部、繊維質の断熱ペーパーから成るシ
ム22、バックプレート3の一部、成形断熱材11を介
して押し付けられることにより構成されている。また、
タービンロータ5、ノズル17、スクロール4、タービ
ンシュラウド21、バックプレート3は、炭化珪素や窒
化珪素などのセラミックで構成されている。
[0003] Reference numeral 21 denotes a turbine shroud integrated with a diffuser. The resilient support structure 8 attached to the engine housing 9 fixed to the bearing housing allows the nozzle 17 and the nozzle 17 to move with respect to the bearing housing 9.
A part of the scroll 4, a shim 22 made of a fibrous heat insulating paper, a part of the back plate 3, and a member formed by being pressed through the formed heat insulating material 11. Also,
The turbine rotor 5, the nozzle 17, the scroll 4, the turbine shroud 21, and the back plate 3 are made of ceramic such as silicon carbide or silicon nitride.

【0004】タービンシュラウド21は、タービンロー
タ5に対して精度よく軸芯を保つ必要がある。このた
め、タービンは軸受16を介してベアリングハウジング
に取り付けられることにより、ベアリングハウジングに
対して精度よく軸芯を保つ。また、ノズル17、スクロ
ール4、タービンシュラウド21、バックプレート3の
各セラミック部品は、各々の半径方向のはめあいにより
軸芯が保たれる。さらに、ベアリングハウジング1とバ
ックプレート3の軸芯は、はめあい部Aにより保たれる
構造となっている。このため、タービンシュラウド21
はタービンロータ5に対して精度よく軸芯を保つことが
できる。また組み付けなどの常温時に、バックプレート
とベアリングハウジングは前述のように、はめあいAに
より軸芯を形成するが、バックプレート3に一体化して
取り付けられている断熱材の円錐状テーパ部とベアリン
グハウジング円錐状のテーパ部でも同時に軸芯を出すよ
うに構成されている。このため、高負荷で運転している
とき、熱膨張差の異なるベアリングハウジングとバック
プレートが高温になって、はめあい部Aに隙間が生じて
も、断熱材の円錐状テーパ部とベアリングハウジングの
円錐状テーパ部は軸方向の距離が僅かに(チップクリア
ランスの変化による効率の変化には影響のない程度)ず
れるだけで軸芯を保つことができるよう構成されてい
る。
[0004] The turbine shroud 21 needs to maintain its axis with respect to the turbine rotor 5 with high accuracy. For this reason, the turbine is attached to the bearing housing via the bearing 16, so that the axis of the turbine is accurately maintained with respect to the bearing housing. Further, the axial center of each of the ceramic components of the nozzle 17, the scroll 4, the turbine shroud 21, and the back plate 3 is maintained by fitting in the respective radial directions. Further, the shaft cores of the bearing housing 1 and the back plate 3 are structured to be held by the fitting portion A. Therefore, the turbine shroud 21
Can accurately maintain the axis with respect to the turbine rotor 5. At normal temperature during assembly, the back plate and the bearing housing form an axis by fitting A as described above. However, the conical tapered portion of the heat insulating material integrally attached to the back plate 3 and the bearing housing cone are formed. The configuration is also such that the shaft center is also provided at the same time in the tapered portion having the shape. Therefore, even when the bearing housing and the back plate having different thermal expansions become hot when operating under a high load, and a gap is generated in the fitting portion A, the conical taper portion of the heat insulating material and the conical taper of the bearing housing may be formed. The tapered portion is configured such that the axial center can be maintained only by a slight shift in the axial direction (a degree that does not affect a change in efficiency due to a change in chip clearance).

【0005】[0005]

【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ガスタービン構造にあっては、タ
ービン入口温度1300℃以上の高負荷で運転中にはノ
ズルやスクロールがガス温度に近い高温になり、それに
接触するバックプレート3の外周側は、断熱材を介して
いるとはいえ、例えば1000〜1200℃前後の高温
となる。一方、バックプレート3の内周側は、タービン
側に洩れ込む100℃前後の低温のシールエアおよびタ
ービン、タービンの軸への放熱により、例えば600〜
800℃の低温となる。このため、バックプレートの内
周側と外周側には400℃近い温度差が生じ、この温度
勾配により内径側に発生する最大応力により破損し、二
次的にタービンロータを破損するという問題点があっ
た。
However, in such a conventional ceramic gas turbine structure, the nozzle and the scroll become high in temperature near the gas temperature during operation at a high load of 1300 ° C. or higher at the turbine inlet temperature. The outer peripheral side of the back plate 3 that comes into contact therewith has a high temperature of, for example, about 1000 to 1200 ° C., though the heat insulating material is interposed. On the other hand, the inner peripheral side of the back plate 3 has a low temperature of about 100 ° C. which leaks to the turbine side and heat is radiated to the shaft of the turbine and the turbine.
The temperature will be as low as 800 ° C. For this reason, a temperature difference of about 400 ° C. is generated between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the back plate, and the temperature gradient causes damage due to the maximum stress generated on the inner diameter side, thereby causing a secondary damage to the turbine rotor. there were.

【0006】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、バックプレートに最大応力が発生
するような高負荷運転中に、バックプレートの外周部を
コンプレッサ出口空気などの低温空気によって冷却し、
内外周の温度勾配を小さくし、低応力化を図り、バック
プレートの損傷を防止できるセラミックガスタービン構
造を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem. During a high-load operation in which a maximum stress is generated in the back plate, the outer peripheral portion of the back plate is exposed to the compressor outlet air or the like. Cooled by cold air,
It is an object of the present invention to provide a ceramic gas turbine structure that can reduce the temperature gradient between the inner and outer circumferences, reduce stress, and prevent damage to the back plate.

【0007】[0007]

【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、タービンロータ軸を支持するハウジング
と、タービンロータ外周に配置されたセラミック製ター
ビンシュラウド及びスクロールをセラミック製バックプ
レートに積層するとともに、前記バックプレートの筒状
部を前記ハウジングに弾性的に押圧させて、前記セラミ
ック部品とタービンロータとの相対関係を規制するセラ
ミックガスタービン構造において、前記筒状部外周側に
少なくともバックプレートの一部及びハウジングとで囲
まれる空間を形成するとともに、この空間を構成するハ
ウジングにコンプレッサ出口あるいはハウジング外部よ
り空気を導入する孔を形成したことを特徴とする。
According to the present invention, a housing for supporting a turbine rotor shaft, a ceramic turbine shroud and a scroll disposed on the outer periphery of the turbine rotor are laminated on a ceramic back plate. In addition, in the ceramic gas turbine structure in which the cylindrical portion of the back plate is elastically pressed against the housing to regulate the relative relationship between the ceramic component and the turbine rotor, at least the back plate is provided on the outer peripheral side of the cylindrical portion. And a space surrounded by the housing and a housing, and a hole for introducing air from the compressor outlet or the outside of the housing is formed in the housing constituting the space.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるセラミックガ
スタービン構造の実施の形態を添付図面を参照して詳細
に説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明によるセラミック
ガスタービン構造の第1の実施の形態を示す図である。
なお、本実施の形態において、図10の従来技術と同じ
構成要素には同一の符号を記し、重複する説明はここで
は省略する。まず、構成を説明すると、第1の実施の形
態によるセラミックガスタービン構造は、図1に示すよ
うに、6−2は冷却空気導入孔であり、コンプレッサ出
口空気または外部の空気供給源などの高圧低温空気を導
入するため、ベアリングハウジング1に開けられてい
る。この冷却空気導入孔6−2は、シールエアの導入孔
6と同一の経路または独立した経路で構成され、タービ
ン出口の流路面積に対して0.1〜5%の断面積を持つ
ように構成されている。10はリングプレートであり、
タービンハウジングに形成されたリング状の溝の蓋をす
るように構成されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a ceramic gas turbine structure according to an embodiment of the present invention. (First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a ceramic gas turbine structure according to the present invention.
In the present embodiment, the same components as those in the prior art shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted here. First, the configuration will be described. In the ceramic gas turbine structure according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, reference numeral 6-2 denotes a cooling air introduction hole, and high pressure such as compressor outlet air or an external air supply source. It is opened in the bearing housing 1 for introducing low-temperature air. The cooling air introduction hole 6-2 has the same path as the seal air introduction hole 6 or an independent path, and has a cross-sectional area of 0.1 to 5% with respect to the flow area of the turbine outlet. Have been. 10 is a ring plate,
It is configured to cover a ring-shaped groove formed in the turbine housing.

【0009】図2及び図3は、本実施の形態の詳細図で
ある。リングプレート10には、タービンロータの外径
に対して0.7〜1.3倍のピッチ径の位置に、断面積
が冷却空気導入孔6−2に対し0.01〜0.5倍の小
孔10−1が多数開けられている。2は筒状部品であ
り、この筒状部品のバックプレート側の端面は表面が精
度よく加工され、表面が精度よく加工されたバックプレ
ートの外周側に接しているが、半径方向の拘束はない。
筒状部品のベアリングハウジング1側の端面には、収縮
率50〜80%の断熱ファイバー等の部材23を介して
ベアリングハウジング側に押し付けられている。また、
筒状部品はセラミック等の耐熱材料で構成されている。
FIG. 2 and FIG. 3 are detailed views of the present embodiment. The ring plate 10 has a cross-sectional area of 0.01 to 0.5 times the cooling air introduction hole 6-2 at a pitch diameter of 0.7 to 1.3 times the outer diameter of the turbine rotor. Many small holes 10-1 are opened. Reference numeral 2 denotes a cylindrical part, and the end face of the cylindrical part on the back plate side is processed with high precision and is in contact with the outer peripheral side of the back plate with precisely processed surface, but there is no restriction in the radial direction. .
The end of the cylindrical part on the bearing housing 1 side is pressed against the bearing housing via a member 23 such as a heat insulating fiber having a contraction rate of 50 to 80%. Also,
The cylindrical part is made of a heat-resistant material such as ceramic.

【0010】11は成形断熱材であり、従来技術同様
に、バックプレート3の内径側に取り付くように構成さ
れているが、本実施の形態では、図4に示すように、バ
ックプレート3と接触する部位の円周上に数本のスリッ
ト部11−3が形成されている。
Reference numeral 11 denotes a molded heat insulating material, which is configured to be attached to the inner diameter side of the back plate 3 as in the prior art. However, in this embodiment, as shown in FIG. Several slit portions 11-3 are formed on the circumference of the portion to be formed.

【0011】バックプレート3の筒状部位2−1は、そ
の外径がタービンロータの外径に対して0.7〜1.3
倍の位置に構成され、この筒状部位がはめあうベアリン
グハウジング側も同様に構成されている。
The outer diameter of the cylindrical portion 2-1 of the back plate 3 is 0.7 to 1.3 with respect to the outer diameter of the turbine rotor.
The bearing housing side, which is configured at the double position and in which this cylindrical portion fits, is similarly configured.

【0012】次に、第1の実施の形態の作用を説明す
る。効率向上のため、高負荷時にセラミックガスタービ
ンはタービン入口温度を1300℃以上の超高温下で使
用する。図5に、このときの温度状態の一例を示す。タ
ービン入口温度1300℃以上の高負荷で運転中には、
例えばベアリングハウジング1の温度が300℃前後、
バックプレート3の筒状部位2−1の温度が600℃に
達する。このとき、バックプレート3の材料として、例
えば窒化珪素などの材料を選択し、ベアリングハウジン
グ1の材料として、例えばハステロイなどの耐熱材料を
使用した場合、バックプレート3の熱膨張率に対し、ベ
アリングハウジング1の熱膨張率は5〜6倍であるた
め、バックプレート3がベアリングハウジング1に対し
て2倍近い高温であったとしてもベアリングハウジング
1のほうが膨張し、バックプレート3の筒状部とベアリ
ングハウジング1のはめあい部Aには隙間が生じる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. In order to improve the efficiency, the ceramic gas turbine is used at an ultra-high temperature of 1300 ° C. or higher when the load is high at a turbine inlet temperature. FIG. 5 shows an example of the temperature state at this time. During operation with a high load of turbine inlet temperature 1300 ° C or higher,
For example, if the temperature of the bearing housing 1 is around 300 ° C.,
The temperature of the cylindrical portion 2-1 of the back plate 3 reaches 600 ° C. At this time, when a material such as silicon nitride is selected as the material of the back plate 3 and a heat-resistant material such as Hastelloy is used as the material of the bearing housing 1, the bearing housing has a smaller coefficient of thermal expansion than the bearing plate. 1 has a coefficient of thermal expansion of 5 to 6 times, the bearing housing 1 expands even if the temperature of the back plate 3 is nearly twice as high as that of the bearing housing 1, and the cylindrical portion of the back plate 3 and the bearing A gap is formed in the fitting portion A of the housing 1.

【0013】本実施の形態では、バックプレート3の外
周側に冷却空気を導入するための小孔をリング状部材に
設け、さらにバックプレート3と断熱材の接触部に隙間
となるスリットを形成しているため、はめあい部Aに隙
間が生じた場合には、コンプレッサ出口からタービン入
口までの圧力損失分の圧力差、または外部強制冷却空気
圧力によりバックプレート3のハウジング側表面に沿っ
て冷却空気が流れる。これによりバックプレート3の外
周は冷却され、バックプレート3の外周側の熱により暖
まった冷却空気がバックプレート3の内周側に流れるた
め、バックプレート3の内周は加熱される。これにより
バックプレート3の内外周の温度勾配が小さくなり、バ
ックプレート3に生じる最大応力を低減し、バックプレ
ート3の破損を防止することができるという効果があ
る。
In the present embodiment, a small hole for introducing cooling air is provided on the outer peripheral side of the back plate 3 in the ring-shaped member, and a slit serving as a gap is formed in a contact portion between the back plate 3 and the heat insulating material. Therefore, if a gap is formed in the fitting portion A, the cooling air flows along the housing-side surface of the back plate 3 due to the pressure difference corresponding to the pressure loss from the compressor outlet to the turbine inlet or the external forced cooling air pressure. Flows. As a result, the outer periphery of the back plate 3 is cooled, and the cooling air heated by the heat of the outer periphery of the back plate 3 flows to the inner periphery of the back plate 3, so that the inner periphery of the back plate 3 is heated. Thereby, the temperature gradient between the inner and outer peripheries of the back plate 3 is reduced, the maximum stress generated in the back plate 3 is reduced, and the back plate 3 can be prevented from being damaged.

【0014】他方、バックプレート3には前述した以外
に別の部位に最大応力が発生するときがある。図6に
は、始動急加速時の温度状況を示す。始動急加熱時に
は、流路に対しスクロールで覆われたバックプレート3
の外周部よりもバックプレート3の流路に露出した部分
が最も熱を受け易く、温度上昇はバックプレート3の流
路に露出した内周側の部分の方が早い。このとき、内周
の方が外周よりも温度が高くなり、最大応力はバックプ
レート3の最外周に発生する。また著しい急加速を頻繁
に繰り返した場合にはセラミック部材の疲労により強度
が低下し、疲労寿命強度低下によりバックプレート3が
破損する可能性がある。このような状況にあって、定常
運転、始動急加速時にかかわらず外周側に冷却空気を流
しておくことは、バックプレート3の外周を冷却し、内
外周の温度勾配を大きくし、熱応力を高めることにな
り、バックプレート3の寿命を短くすることになる。こ
の点で本実施の形態は優れた効果を発揮し、エンジン全
体が冷えている始動の状態では、バックプレート3とハ
ウジングのはめあい部Aに隙間が生じることはなく、冷
却空気は流れず、高温の運転時のみに冷却空気が流れる
構造となっているため、始動時の熱応力によりバックプ
レート3の寿命を短くすることはない。
On the other hand, there is a case where a maximum stress is generated in another portion of the back plate 3 other than the above. FIG. 6 shows a temperature situation at the time of rapid acceleration of starting. At the time of starting rapid heating, the back plate 3 covered with a scroll
The portion exposed to the flow path of the back plate 3 is most susceptible to heat than the outer peripheral portion, and the temperature rise is faster at the inner circumference side exposed to the flow path of the back plate 3. At this time, the inner circumference has a higher temperature than the outer circumference, and the maximum stress occurs on the outermost circumference of the back plate 3. Further, when the remarkable rapid acceleration is frequently repeated, the strength of the ceramic member is reduced due to fatigue, and the back plate 3 may be damaged due to the reduced fatigue life strength. In such a situation, flowing the cooling air to the outer peripheral side regardless of the steady operation or the rapid acceleration of the start cools the outer periphery of the back plate 3, increases the temperature gradient of the inner and outer periphery, and reduces the thermal stress. Therefore, the life of the back plate 3 is shortened. In this respect, the present embodiment exhibits an excellent effect. In the starting state where the entire engine is cold, no gap is formed between the fitting portion A of the back plate 3 and the housing, no cooling air flows, and the high temperature Since the cooling air flows only during the operation, the life of the back plate 3 is not shortened by the thermal stress at the time of starting.

【0015】また、エンジンの負荷が小さい場合にはハ
ウジングの温度もさほど上昇せず、バックプレート3と
ハウジングの隙間は僅かであり、冷却空気は流れない。
これにより、低負荷時にはコンプレッサ出口空気の一部
を冷却空気として使用しないため、効率の低下が防止で
きるという効果がある。
When the load on the engine is small, the temperature of the housing does not rise so much, the gap between the back plate 3 and the housing is small, and no cooling air flows.
Accordingly, at a low load, part of the compressor outlet air is not used as cooling air, so that there is an effect that a decrease in efficiency can be prevented.

【0016】(第2の実施の形態)図7は、本発明によ
るセラミックガスタービン構造の第2の実施の形態を示
す図である。第1の実施の形態と異なる点について説明
する。リングプレート10の軸方向に貫通する小孔10
−2に、軸方向に対し0〜70度の旋回角度αを付け
た。これによりバックプレート外表面に流れる冷却空気
に旋回を与え、流れをスムースにし、冷却空気による局
所的な温度分布の不均一性を無くし、局所記な応力の発
生を防止した。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a view showing a ceramic gas turbine structure according to a second embodiment of the present invention. The differences from the first embodiment will be described. Small hole 10 penetrating in the axial direction of ring plate 10
−2, a turning angle α of 0 to 70 degrees with respect to the axial direction. As a result, the cooling air flowing on the outer surface of the back plate is swirled to make the flow smooth, to eliminate the non-uniformity of the local temperature distribution due to the cooling air, and to prevent the occurrence of local stress.

【0017】以上、説明したように、第2の実施の形態
は、高負荷運転時にバックプレートに冷却空気を流す際
に、局所的な応力の発生を防止できる。
As described above, the second embodiment can prevent local stress from being generated when cooling air flows through the back plate during high-load operation.

【0018】(第3の実施の形態)図8は、本発明によ
るセラミックガスタービン構造の第3の実施の形態を示
す図である。第1の実施の形態と異なる点について説明
する。15はセラミック製の筒状部材であり、この筒状
部材のバックプレート側は軸方向には滑らかに加工され
た面で接触し、半径方向には筒状部材が外周側になるよ
うにはめあいで構成されている。また、この筒状部材の
ベアリングハウジング1側は、円錐状に加工されたテー
パ面15−1をもち、円錐状に加工されたテーパ面をも
つベアリングハウジングの面1−2と接触している。こ
の筒状部材はセラミック部品を取り付ける弾性支持力に
よりバックプレート3とハウジングに押し付けられるこ
とにより固定されている。また、12は成形断熱材であ
り、断熱材に開けられた数カ所の穴12−1にボルト1
4でベアリングハウジングに固定され、穴を断熱材13
により塞いで構成されている。あるいは接着剤等の他の
方法でベアリングハウジング1に固定されている。ま
た、図9に示すように、この成形断熱材のバックプレー
ト側表面には、第1の実施の形態のようなスリットは形
成されておらず、しかもバックプレートと断熱材は隙間
を形成するよう構成されている。
(Third Embodiment) FIG. 8 is a view showing a ceramic gas turbine structure according to a third embodiment of the present invention. The differences from the first embodiment will be described. Reference numeral 15 denotes a cylindrical member made of ceramic. The back plate side of the cylindrical member is in contact with a surface that has been smoothly processed in the axial direction, and the cylindrical member is fitted so that the cylindrical member is on the outer peripheral side in the radial direction. It is configured. Further, the bearing housing 1 side of this cylindrical member has a tapered surface 15-1 formed in a conical shape, and is in contact with a surface 1-2 of the bearing housing having a tapered surface formed in a conical shape. The tubular member is fixed by being pressed against the back plate 3 and the housing by an elastic supporting force for attaching the ceramic component. Reference numeral 12 denotes a molded heat insulating material, and bolts 1 are inserted into several holes 12-1 formed in the heat insulating material.
4 and fixed to the bearing housing,
It is constituted by closing. Alternatively, it is fixed to the bearing housing 1 by another method such as an adhesive. Further, as shown in FIG. 9, no slit as in the first embodiment is formed on the back plate side surface of this molded heat insulating material, and furthermore, a gap is formed between the back plate and the heat insulating material. It is configured.

【0019】次に、第3の実施の形態の作用を説明す
る。高負荷時に使用する際に、ベアリングハウジングと
バックプレートの間に、両部材の熱膨張差の違いから、
隙間Aが生じても、筒状部材15のテーパ面15−1と
ベアリングハウジングのテーパ面1−2は軸方向には僅
かに移動するが、半径方向の軸芯は保たれる。これによ
り、加工精度を出すことが難しい成形断熱材でベアリン
グハウジングとバックプレートの軸芯を保つ必要がな
く、また断熱材をハウジング側に固定でき、バックプレ
ートとの間にスリットを形成しなくとも冷却空気の通路
を形成することができるため、成形性の悪い断熱材表面
にスリットの加工をする必要がない。このため成形断熱
材の成形精度を格段に下げることができ、製作コストの
低減が図れるという効果がある。また、ベアリングハウ
ジングとバックプレートの軸芯を高精度で加工の可能な
筒状のセラミック部品を使って保てるため、タービンと
シュラウドのチップクリアランスをより小さくでき、ガ
スタービンの効率向上に貢献できる。
Next, the operation of the third embodiment will be described. When used under high load, due to the difference in thermal expansion between the bearing housing and back plate,
Even when the gap A occurs, the tapered surface 15-1 of the cylindrical member 15 and the tapered surface 1-2 of the bearing housing slightly move in the axial direction, but the radial axis is maintained. As a result, it is not necessary to maintain the axis of the bearing housing and the back plate with a molded heat insulating material that is difficult to achieve processing accuracy, and the heat insulating material can be fixed to the housing side without forming a slit between the back plate and the back plate. Since the cooling air passage can be formed, it is not necessary to form a slit on the surface of the heat insulating material having poor moldability. For this reason, there is an effect that the molding accuracy of the molded heat insulating material can be significantly reduced, and the production cost can be reduced. In addition, since the shaft cores of the bearing housing and the back plate can be maintained by using cylindrical ceramic parts that can be machined with high precision, the tip clearance between the turbine and the shroud can be made smaller, which can contribute to improving the efficiency of the gas turbine.

【0020】以上、説明したように、第3の実施の形態
は、成形断熱材のコスト低減、軸芯を精度よく保てるこ
とによるタービン効率の向上ができるという効果があ
る。
As described above, the third embodiment has the effects that the cost of the molded heat insulating material can be reduced and the turbine efficiency can be improved by maintaining the shaft core with high accuracy.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、その構成を、従来技術においてバックプレート
が破損するような高負荷運転中に限り、バックプレート
の外周部をコンプレッサ出口空気などの低温空気によっ
て冷却する構造としたため、バックプレートの内外周の
温度勾配を小さくし、低応力化を図り、バックプレート
の損傷を防止できる。始動急加速時および低負荷時には
冷却空気が流れないため、バックプレートの熱応力によ
る寿命の低下と、冷却空気を流すことによる低負荷時の
エンジン効率の低下を防止できるという効果がある。
As described above in detail, according to the present invention, the outer peripheral portion of the back plate is compressed by the compressor outlet air only during high-load operation in which the back plate is broken in the prior art. As a result, the temperature gradient between the inner and outer peripheries of the back plate is reduced, stress is reduced, and damage to the back plate can be prevented. Since cooling air does not flow at the time of rapid acceleration of the start and at the time of low load, there is an effect that a reduction in life due to thermal stress of the back plate and a decrease in engine efficiency at a low load due to flowing of cooling air can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるセラミックガスタービン構造の第
1の実施の形態の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a ceramic gas turbine structure according to the present invention.

【図2】第1の実施の形態の詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態におけるリングプレート10
の正面図である。
FIG. 3 shows a ring plate 10 according to the first embodiment.
FIG.

【図4】第1の実施の形態における成形断熱材11の斜
視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a molded heat insulating material 11 according to the first embodiment.

【図5】高負荷時の温度状況図である。FIG. 5 is a diagram showing a temperature situation under a high load.

【図6】始動急加速時の温度状況図である。FIG. 6 is a diagram showing a temperature situation at the time of rapid acceleration of starting.

【図7】第2の実施の形態におけるリングプレート10
の正面図である。
FIG. 7 shows a ring plate 10 according to a second embodiment.
FIG.

【図8】第3の実施の形態の詳細図である。FIG. 8 is a detailed view of the third embodiment.

【図9】第3の実施の形態における成形断熱材12の斜
視図である。
FIG. 9 is a perspective view of a molded heat insulating material 12 according to a third embodiment.

【図10】従来技術のセラミックガスタービン構造の構
成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional ceramic gas turbine structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベアリングハウジング 2 筒状部品 3 バックプレート 4 スクロール 5 タービン 6 シールエアの導入孔 6−2 冷却空気導入孔 7−1,7−2 シールリング 8 弾性支持構造 9 エンジンハウジング 10 リングプレート 10−1,10−2 小孔 11,12 成形断熱材 13 断熱材 14 ボルト 15 筒状部材 21 タービンシュラウド 23 断熱ファイバー等の部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bearing housing 2 Cylindrical part 3 Back plate 4 Scroll 5 Turbine 6 Seal air introduction hole 6-2 Cooling air introduction hole 7-1, 7-2 Seal ring 8 Elastic support structure 9 Engine housing 10 Ring plate 10-1, 10 -2 Small hole 11,12 Molded heat insulating material 13 Heat insulating material 14 Bolt 15 Cylindrical member 21 Turbine shroud 23 Member such as heat insulating fiber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02C 7/18 F02C 7/18 E ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02C 7/18 F02C 7/18 E

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タービンロータ軸を支持するハウジング
と、 タービンロータ外周に配置されたセラミック製タービン
シュラウド及びスクロールをセラミック製バックプレー
トに積層するとともに、前記バックプレートの筒状部を
前記ハウジングに弾性的に押圧させて、前記セラミック
部品とタービンロータとの相対関係を規制するセラミッ
クガスタービン構造において、 前記筒状部外周側に少なくともバックプレートの一部及
びハウジングとで囲まれる空間を形成するとともに、こ
の空間を構成するハウジングにコンプレッサ出口あるい
はハウジング外部より空気を導入する孔を形成したこと
を特徴とするセラミックガスタービン構造。
1. A housing for supporting a turbine rotor shaft, a ceramic turbine shroud and a scroll disposed on the outer periphery of the turbine rotor are laminated on a ceramic back plate, and a cylindrical portion of the back plate is elastically attached to the housing. In the ceramic gas turbine structure that regulates the relative relationship between the ceramic component and the turbine rotor, a space surrounded by at least a part of the back plate and the housing is formed on the outer peripheral side of the cylindrical portion. A ceramic gas turbine structure wherein a hole for introducing air from a compressor outlet or the outside of the housing is formed in a housing constituting a space.
【請求項2】 請求項1に記載のセラミックガスタービ
ン構造において、 前記孔がエンジン軸方向に対して0〜70度の角度を持
つことを特徴とするセラミックガスタービン構造。
2. The ceramic gas turbine structure according to claim 1, wherein said hole has an angle of 0 to 70 degrees with respect to an engine axial direction.
【請求項3】 請求項1または2に記載のセラミックガ
スタービン構造において、 バックプレートの外周側とハウジングの間にセラミック
製の筒状部材を設けたことを特徴とするセラミックガス
タービン構造。
3. The ceramic gas turbine structure according to claim 1, wherein a ceramic tubular member is provided between an outer peripheral side of the back plate and the housing.
【請求項4】 請求項3に記載のセラミックガスタービ
ン構造において、 筒状部材とハウジングの接触面に円錐状のテーパ面を設
けたことを特徴とするセラミックガスタービン構造。
4. The ceramic gas turbine structure according to claim 3, wherein a conical tapered surface is provided on a contact surface between the cylindrical member and the housing.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のセラ
ミックガスタービン構造において、 バックプレートとハウジングの間に断熱材を介在し、断
熱材とハウジングの接触面が円錐テーパ面形状を構成
し、バックプレートと断熱材の接触面には、内周から外
周および軸方向連通するスリット状の隙間を設けたこと
を特徴とするセラミックガスタービン構造。
5. The ceramic gas turbine structure according to claim 1, wherein a heat insulating material is interposed between the back plate and the housing, and a contact surface between the heat insulating material and the housing has a conical tapered surface shape. And a slit-shaped gap provided in the contact surface between the back plate and the heat insulating material and communicating from the inner periphery to the outer periphery and in the axial direction.
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかに記載のセラ
ミックガスタービン構造において、 バックプレートとハウジングの間に介在する断熱材が、
ハウジング側にボルトあるいは接着剤などの方法で固定
され、バックプレートと断熱材の間に隙間を形成したこ
とを特徴とするセラミックガスタービン構造。
6. The ceramic gas turbine structure according to claim 1, wherein the heat insulating material interposed between the back plate and the housing is:
A ceramic gas turbine structure characterized by being fixed to a housing side by a method such as a bolt or an adhesive and forming a gap between a back plate and a heat insulating material.
JP5886397A 1997-03-13 1997-03-13 Ceramic gas turbine structure Pending JPH10252490A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5886397A JPH10252490A (en) 1997-03-13 1997-03-13 Ceramic gas turbine structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5886397A JPH10252490A (en) 1997-03-13 1997-03-13 Ceramic gas turbine structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10252490A true JPH10252490A (en) 1998-09-22

Family

ID=13096570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5886397A Pending JPH10252490A (en) 1997-03-13 1997-03-13 Ceramic gas turbine structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10252490A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009529620A (en) * 2006-03-14 2009-08-20 ボーグワーナー・インコーポレーテッド Turbocharger
CN110520607A (en) * 2017-10-31 2019-11-29 三菱重工发动机和增压器株式会社 Turbine and turbocharger with the turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009529620A (en) * 2006-03-14 2009-08-20 ボーグワーナー・インコーポレーテッド Turbocharger
CN110520607A (en) * 2017-10-31 2019-11-29 三菱重工发动机和增压器株式会社 Turbine and turbocharger with the turbine
US11118501B2 (en) 2017-10-31 2021-09-14 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Turbine and turbocharger including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1239121B1 (en) An air-cooled gas turbine exhaust casing
US4676715A (en) Turbine rings of gas turbine plant
US4329113A (en) Temperature control device for gas turbines
US7384236B2 (en) Exhaust-gas-turbine casing
US6758653B2 (en) Ceramic matrix composite component for a gas turbine engine
TWI324224B (en) Exhaust-gas-turbine casing
US6733233B2 (en) Attachment of a ceramic shroud in a metal housing
US20200355088A1 (en) Turbine shroud assembly
US4025227A (en) Variable area turbine
JPH0373723B2 (en)
JPH1162510A (en) Low thermal expansion seal ring supporting body
US7752851B2 (en) Fastening a combustion chamber inside its casing
US8967951B2 (en) Turbine assembly and method for supporting turbine components
EP3543472B1 (en) Retention and control system for turbine shroud ring
US4696619A (en) Housing for a turbojet engine compressor
US6955528B2 (en) Method for manufacturing a turbocharger assembly having a thermally decoupled flange
JPH10252490A (en) Ceramic gas turbine structure
EP3628927B1 (en) Heat shield panel
JPH08254106A (en) Supporting structure for shroud casing for turbine
JP2002242612A (en) Gas turbine
US6471478B1 (en) Axial seal system for a gas turbine steam-cooled rotor
JP2006506575A (en) Shroud cooling assembly for gas turbine
JPH01131821A (en) Supporting structure for gas turbine combustion unit
CA2031476A1 (en) Pressure wave machine
US11732607B2 (en) Bearing structure, turbocharger having the same, and assembly method of turbocharger