JPH108903A - Structure for ceramic gas turbine - Google Patents

Structure for ceramic gas turbine

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JPH108903A
JPH108903A JP16294596A JP16294596A JPH108903A JP H108903 A JPH108903 A JP H108903A JP 16294596 A JP16294596 A JP 16294596A JP 16294596 A JP16294596 A JP 16294596A JP H108903 A JPH108903 A JP H108903A
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JP
Japan
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back plate
turbine
bearing housing
hole
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP16294596A
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
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Publication date
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Publication of JPH108903A publication Critical patent/JPH108903A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an inner/outer circumference temperature difference of a back plate so as to reduce stress, by providing a hole, inserted toward a surface of a bearing housing side from a surface of a turbine side, in a plate part extended in a diametric direction of the back plate, and allowing a part of high temperature gas to flow in an inner circumferential side surface of the back plate. SOLUTION: From a turbine side surface 1b of a plate part 1d extended in a diametric direction of a back plate 1, a through hole 1a is formed in a surface 1c in a side of a bearing housing 9. The through hole 1a, from the turbine side surface 1b in the more outside periphery than the periphery of a back plate 3a of a turbine, is obliquely opened toward the surface 1c in a side of the bearing housing. In this way, by a differential pressure between a back plate of a turbine 3 and its periphery, a part of high temperature gas flows through the through hole 1a, a very small amount of high temperature gas flows from the periphery toward the inner circumference along a surface of the back plate 1 from the through hole 1a, an inner circumferential side of the back plate is heated by high temperature gas, an inner/outer circumference temperature difference is reduced, to reduce generated stress, and durability of the back plate can be improved.

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、例えば図6に示すようなものがある。
2. Description of the Related Art As a structure of a conventional ceramic gas turbine, for example, there is one as shown in FIG.

【0003】スクロール2から出た高温高圧ガスにより
タービン3を駆動し、軸4を通して回転エネルギーを得
る。高温高圧ガスは1300℃を超えるため、バックプ
レート1、スクロール2,2′、タービン3はセラミッ
クで形成される。
The turbine 3 is driven by the high-temperature and high-pressure gas discharged from the scroll 2, and rotational energy is obtained through a shaft 4. Since the high-temperature high-pressure gas exceeds 1300 ° C., the back plate 1, the scrolls 2, 2 ′, and the turbine 3 are formed of ceramic.

【0004】高温高圧ガスは1300℃を超えるため、
タービンは高温になるが、軸受5部は油潤滑のため、そ
の潤滑性能を確保する為、150℃以下の温度でなけれ
ばならない。このため、タービンの背板側にバックプレ
ート1を設け、高温高圧ガスの流路を形成するととも
に、ベアリングハウジング9への輻射熱を遮熱してい
る。
Since high-temperature and high-pressure gas exceeds 1300 ° C.,
Although the temperature of the turbine becomes high, the temperature of the bearing must be 150 ° C. or less in order to secure the lubrication performance because the bearing 5 is oil-lubricated. For this reason, the back plate 1 is provided on the back plate side of the turbine to form a flow path for high-temperature and high-pressure gas, and to shield radiant heat to the bearing housing 9.

【0005】7は、軸受5へ潤滑油を供給する油供給通
路である。
[0005] Reference numeral 7 denotes an oil supply passage for supplying lubricating oil to the bearing 5.

【0006】また、軸受5に高温高圧ガスが流れ込まな
いようにすると共に、軸受5からの油がタービン側空間
10へ流れ込まないように、シールリング6間のタービ
ン軸挿通孔9bに開口する供給通路8を設け、タービン
側の空間10へシールエアが放出する構造となってい
る。
A supply passage opening in a turbine shaft insertion hole 9b between the seal rings 6 to prevent high-temperature and high-pressure gas from flowing into the bearing 5 and prevent oil from the bearing 5 from flowing into the turbine-side space 10. 8 is provided to discharge the seal air to the space 10 on the turbine side.

【0007】[0007]

【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の構造にあっては、
バックプレート1の外周が高温のセラミック部品に接触
して加熱され、内周がベアリングハウジング9への放熱
とシールエアにより冷却される構造となっていたため、
バックプレート1の内外周に大きな温度差が生じ、内周
側に過大な応力が発生し、バックプレート1の耐久性が
低下する可能性があった。
However, in the structure of such a conventional ceramic gas turbine,
Since the outer periphery of the back plate 1 is heated by contact with the high-temperature ceramic component, and the inner periphery is cooled by heat radiation to the bearing housing 9 and sealing air,
There is a possibility that a large temperature difference occurs between the inner and outer circumferences of the back plate 1 and an excessive stress is generated on the inner circumferential side, so that the durability of the back plate 1 is reduced.

【0008】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、バックプレートの径方向に延びる
プレート部にタービン側の表面から、ベアリングハウジ
ング側の表面に向かって貫通する孔を設け、高温ガスの
一部をバックプレートの内周側表面に流し、バックプレ
ートの内外周温度差を少なくし、応力低減することによ
り、上記問題点を解決することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and a hole penetrating from a surface on the turbine side to a surface on the bearing housing side in a plate portion extending in the radial direction of the back plate. It is an object of the present invention to solve the above problem by flowing a part of the high-temperature gas to the inner peripheral surface of the back plate to reduce the temperature difference between the inner and outer periphery of the back plate and reduce the stress.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のセラミックガスタービンの構造は、タービ
ンを収容すると共に、タービンへのガス流路を構成する
スクロールと、タービン軸の軸受を収容するベアリング
ハウジングと、スクロールとベアリングハウジングとの
間のタービン背板側にバックプレートを備えてなるセラ
ミックガスタービンにおいて、バックプレートの径方向
に延びるプレート部に、タービン背板より外周側の位置
からベアリングハウジング側表面へ向けて軸方向に貫通
する複数の貫通孔を備える構成とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a structure of a ceramic gas turbine according to the present invention includes a scroll for accommodating a turbine, forming a gas flow path to the turbine, and a bearing for a turbine shaft. In a ceramic gas turbine having a back plate on a turbine back plate side between a bearing housing to be accommodated and a scroll and a bearing housing, a plate portion extending in a radial direction of the back plate is provided with a plate portion extending from an outer peripheral side of the turbine back plate. A plurality of through holes penetrate in the axial direction toward the bearing housing side surface.

【0010】[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。なお、以下の記載におい
て、従来技術で示した部品、部材等と同一の部品、部材
等については同一の参照番号を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the same parts, members, and the like as those described in the related art will be described using the same reference numerals.

【0011】(第1の実施の形態)図1(a),(b)
は、本発明の第1の実施の形態を示す図である。
(First Embodiment) FIGS. 1A and 1B
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【0012】まず構成を説明すると、1はバックプレー
トであって、このバックプレート1の径方向に延びるプ
レート部1dのタービン側表面1bから、ベアリングハ
ウジング9側表面1cに貫通孔1aが形成されている。
First, the structure will be described. Reference numeral 1 denotes a back plate, and a through hole 1a is formed in a surface 1c of a bearing housing 9 from a turbine side surface 1b of a plate portion 1d extending in a radial direction of the back plate 1. I have.

【0013】貫通孔1aは、タービン3の背板3aの外
周よりもさらに外周のタービン側表面1bから、ベアリ
ングハウジング9側表面1cへ向かって、斜めに開いて
いる。この貫通孔1aは、周上に複数開けられている。
The through-hole 1a is obliquely opened from the turbine-side surface 1b on the outer periphery of the back plate 3a of the turbine 3 to the bearing housing 9-side surface 1c. A plurality of the through holes 1a are formed on the circumference.

【0014】次に第1の実施の形態の作用を説明する。
タービン3の背板3aとタービン3の外周との圧力差に
より、貫通孔1aを通って高温ガスの一部が流れる。微
少量の高温ガスは、斜めに複数開いた貫通孔1aから、
バックプレート1の表面に沿って、外周から内周へ向か
って流れる。このため、高温ガスによりバックプレート
1の内周側は熱せられ、内外周の温度差が小さくなって
発生応力を小さくすることができる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Due to the pressure difference between the back plate 3a of the turbine 3 and the outer periphery of the turbine 3, a part of the high-temperature gas flows through the through hole 1a. A very small amount of high-temperature gas is passed through the through-holes 1a opened diagonally.
It flows along the surface of the back plate 1 from the outer periphery to the inner periphery. For this reason, the inner peripheral side of the back plate 1 is heated by the high temperature gas, and the temperature difference between the inner and outer peripheries is reduced, so that the generated stress can be reduced.

【0015】(第2の実施の形態)次に、第2の実施の
形態を図2を参照して説明する。第2の実施の形態は、
シールエア8の一部をベアリングハウジング部9aの外
周から内周に向かって吹き出すように、複数の孔8aを
設けたものである。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment,
A plurality of holes 8a are provided so that a part of the seal air 8 is blown from the outer periphery to the inner periphery of the bearing housing portion 9a.

【0016】第1の実施の形態では、バックプレート1
の表面に高温ガスを流すことにより、バックプレート1
が高温になるため、ベアリングハウジング9がバックプ
レート1から輻射熱を受け、軸受部が高温になる。
In the first embodiment, the back plate 1
By flowing a hot gas over the surface of the
Becomes high temperature, the bearing housing 9 receives radiant heat from the back plate 1, and the temperature of the bearing portion becomes high.

【0017】このため、シールエアの一部をベアリング
ハウジング部9aの表面に沿って流す孔を設け、ベアリ
ングハウジング部9aの表面にエアカーテンを作ること
により、ベアリングハウジングが高温になるのを防止し
ている。
For this reason, by providing a hole through which a part of the sealing air flows along the surface of the bearing housing portion 9a and forming an air curtain on the surface of the bearing housing portion 9a, it is possible to prevent the temperature of the bearing housing from becoming high. I have.

【0018】また、シールエアの吹出しの方向は、バッ
クプレート表面のガスの流れの方向と同一とし、バック
プレート表面の高温ガスの流れを乱さず、バックプレー
ト表面の温度分布が不均一にならない構造としている。
The direction of the flow of the seal air is the same as the direction of the gas flow on the back plate surface, so that the flow of the high-temperature gas on the back plate surface is not disturbed and the temperature distribution on the back plate surface is not uneven. I have.

【0019】(第3の実施の形態)次に、第3の実施の
形態を図3(a),(b)を参照して説明する。バック
プレートに貫通する複数の孔に旋回角をつけ、バックプ
レート表面に流れるガスを均一にし、表面温度の均一化
を計ったものである。これにより、複数の孔から燃焼ガ
スを流すことによる局所的な熱応力を低下できる。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). A plurality of holes penetrating the back plate are provided with a swirl angle to make the gas flowing on the back plate surface uniform, thereby making the surface temperature uniform. Thereby, local thermal stress caused by flowing the combustion gas from the plurality of holes can be reduced.

【0020】(第4の実施の形態)次に、第4の実施の
形態を図4(a),(b)を参照して説明する。シール
エアの吹出し孔8aの代わりに旋回角をつけたスリット
を切ったリング12の外周にリング11を構成し、スリ
ット12′を吹出し孔として構成したものである。これ
により、第2の実施の形態のように、周上に半径方向に
向かって旋回角のついた複数の孔を開けるよりも、製作
が容易になる。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). Instead of the sealing air outlet 8a, a ring 11 is formed on the outer circumference of a ring 12 having a slit with a turning angle, and the slit 12 'is formed as an outlet. This facilitates the manufacture, as compared with the case of forming a plurality of holes having a turning angle in the radial direction on the circumference as in the second embodiment.

【0021】(第5の実施の形態)次に、第5の実施の
形態を図5を参照して説明する。第5の実施の形態は、
上記第1〜第4の実施の形態に加え、シールエアの一部
の吹出し孔8″をバックプレートの高温ガスの吹出し孔
に向けて複数構成したものである。これにより、シール
エアおよびバックプレート表面に流れる高温ガスの方向
を外周側から内周側に強制し、バックプレート表面には
高温ガスを、ベアリングハウジングの表面にはシールエ
アの一部が、確実に流れる構造とした。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment,
In addition to the above-described first to fourth embodiments, a plurality of outlet holes 8 ″ for the seal air are formed so as to face the hot gas outlet holes on the back plate. The direction of the flowing high-temperature gas is forced from the outer peripheral side to the inner peripheral side, so that the high-temperature gas flows to the back plate surface, and a part of the seal air flows to the bearing housing surface.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したきたように、本発明よれ
ば、その構成を、バックプレートのタービン側からベア
リングハウジングガス側に貫通する孔を、タービンの背
板よりも外周に設ける構成としたため、バックプレート
の損傷を防止できるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the structure is such that the hole passing through the back plate from the turbine side to the bearing housing gas side is provided on the outer periphery than the back plate of the turbine. The effect that the back plate can be prevented from being damaged is obtained.

【0023】各実施の形態は、それぞれ上記共通の効果
に加えて、更に以下のような効果がある。
Each embodiment has the following effects in addition to the above-mentioned common effects.

【0024】第2の実施の形態におけるセラミックガス
タービン構造によれば、バックプレートが高温になるこ
とによる輻射熱を防止できる。
According to the ceramic gas turbine structure of the second embodiment, radiant heat due to a high temperature of the back plate can be prevented.

【0025】第3の実施の形態におけるセラミックガス
タービン構造によれば、バックプレートに流れる高温ガ
スを均一にし、局所的な温度差による熱応力の発生を防
止できる。
According to the ceramic gas turbine structure of the third embodiment, the high temperature gas flowing through the back plate can be made uniform, and the occurrence of thermal stress due to a local temperature difference can be prevented.

【0026】第4の実施の形態におけるセラミックガス
タービン構造によれば、ベアリングハウジング側表面に
エアカーテンを作るための構成を製作容易にできる。
According to the ceramic gas turbine structure of the fourth embodiment, the structure for forming the air curtain on the bearing housing side surface can be easily manufactured.

【0027】第5の実施の形態におけるセラミックガス
タービン構造によれば、バックプレートの温度均一化と
シールエアによるベアリングハウジングの冷却を確実に
行える構造とした。
According to the ceramic gas turbine structure of the fifth embodiment, the structure is such that the temperature of the back plate can be made uniform and the bearing housing can be cooled by the seal air.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態のバックプレートの
正面図である。
FIG. 3 is a front view of a back plate according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態のシールエア吹出し
孔の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a seal air blowing hole according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来のセラミックガスタービンの構造を示す図
である。
FIG. 6 is a view showing a structure of a conventional ceramic gas turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バックプレート 1a バックプレートの孔 2 スクロール 3 タービン 4 軸 5 軸受 6 シールリング 8 シールエア導入孔 9a ベアリングハウジング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Back plate 1a Hole in back plate 2 Scroll 3 Turbine 4 Shaft 5 Bearing 6 Seal ring 8 Seal air introduction hole 9a Bearing housing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 39/00 F02B 39/00 U ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location F02B 39/00 F02B 39/00 U

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タービンを収容すると共に、タービンへ
のガス流路を構成するスクロールと、タービン軸の軸受
を収容するベアリングハウジングと、スクロールとベア
リングハウジングとの間のタービン背板側にバックプレ
ートを備えてなるセラミックガスタービンにおいて、 バックプレートの径方向に延びるプレート部に、タービ
ン背板より外周側の位置からベアリングハウジング側表
面へ向けて軸方向に貫通する複数の貫通孔を備えたこと
を特徴とするセラミックガスタービンの構造。
1. A scroll for accommodating a turbine and forming a gas flow path to the turbine, a bearing housing for accommodating a bearing of a turbine shaft, and a back plate on a turbine back plate side between the scroll and the bearing housing. A ceramic gas turbine comprising: a plate portion extending in a radial direction of a back plate; and a plurality of through holes penetrating in an axial direction from a position on an outer peripheral side of the turbine back plate toward a bearing housing side surface. The structure of a ceramic gas turbine.
【請求項2】 軸受とタービンとの間のタービン軸挿通
孔に開口するシールエア通路をベアリングハウジング内
に設け、このシールエア通路を分岐させてベアリングハ
ウジングのタービン側端面の外周位置に延出させると共
に、前記端面に沿って内周側に開口させたことを特徴と
する請求項1に記載のセラミックガスタービンの構造。
2. A seal air passage opening in a turbine shaft insertion hole between a bearing and a turbine is provided in a bearing housing, and the seal air passage is branched to extend to an outer peripheral position of a turbine-side end face of the bearing housing. The structure of the ceramic gas turbine according to claim 1, wherein an opening is formed on an inner peripheral side along the end face.
JP16294596A 1996-06-24 1996-06-24 Structure for ceramic gas turbine Pending JPH108903A (en)

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