JPH0439394Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、ガスタービンのセラミツク製スク
ロールの改良に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、ほぼ径方向に突出する燃焼器を備えた
ガスタービンでは、燃焼器からの燃焼ガスをスク
ロール内を旋回させてタービンに導いている。そ
のため、スクロールは、高温な燃料ガスに内壁が
さらされる。そこで、上記スクロールをセラミツ
ク製にして、耐熱性の向上を図つたものがある
（たとえば、THE AMERICAN SOCIETY OF
MECHANICAL ENGINEERS，1986年６月学
会発表参照）。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、スクロールは高温な燃焼ガスにさら
されるので、燃焼器の着火時や負荷変動時に急激
に温度が変化し、しかも、燃焼器やタービンとの
接続部を有するため、温度の分布の偏りが大きい
うえに極めて複雑な形状になる。ここで、金属製
のスクロールは肉厚を薄くでき、弾性に富み、か
つ熱伝導率も高いため、大きな熱応力が発生しな
いのに対し、セラミツク製のスクロールは、厚肉
でかつ弾性が小さく、しかも、熱伝導率が低いた
め、主として周方向の熱応力およびこの熱応力に
ともなう応力集中によつて、大きな応力がスクロ
ールに発生する。特に、大型のスクロールでは、
破損を招くおそれがある。

この考案は上記従来の課題に鑑みてなされたも
ので、セラミツク製のスクロールに発生する熱応
力を小さくすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この考案のセラミ
ツク製スクロールは、まず、その径方向外方部を
形成し燃焼器の排出端部に接続される外筒と、こ
の外筒に連結されて径方向内方部を形成する内筒
とに分割されている。さらに、上記外筒は周方向
に複雑に分割された分割体からなり、この各分割
体は、その周方向の分割端部の隙間を覆う重ね代
を有している。

［作用］ この考案によれば、セラミツク製のスクロール
が内筒と外筒とに分割されているので、急激な温
度変化による熱応力が発生しにくい。しかも、燃
焼器に接続される外筒は、内筒よりも複雑で大型
になるのに対し、周方向に分割されているから、
各分割体が周方向に互いに拘束しないため、周方
向の熱応力が発生しにくくなる。

また、各分割体の分割端部の隙間は、分割体の
重ね代により覆われているので、この隙間から燃
焼ガスが漏れるのを防止し得る。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を図面にしたがつて
説明する。

第１図において、１は遠心圧縮機、２は半径流
型のデイフユーザ、３は燃焼器である。４は外ハ
ウジングで、内ハウジング２０との間に通路２１
を形成しており、デイフユーザ２からの圧縮空気
Ｃが、上記通路２１を通つて熱交換器（図示せ
ず）に供給される。上記内ハウジング２０は、そ
の内側のスクロール６との間に空気通路７を形成
しており、熱交換された予熱空気Ｈを燃焼器３に
導いている。上記スクロール６は、燃焼器３から
の燃焼ガスＧをタービン５に導くもので、上記内
ハウジング２０に収納されている。

上記スクロール６はセラミツク製で、まず、ス
クロール６の径方向外方部を形成する外筒８と、
この外筒８に連結されて径方向内方部を形成する
内筒９とに分割されている。したがつて、外筒８
の外周側表面８ａは、上記空気通路７に接してい
る。

上記外筒８は、さらに、第２図のように、周方
向にたとえば４つに分割されており、第１の分割
体８１および３つの第２の分割体８２から構成さ
れている。上記第１の分割体８１は、燃焼器内筒
３ａに連通する導入管部８１ａが一体形成されて
おり、この導入管部８１ａの導入端部８１ｂに
は、燃焼器内筒３ａの排出端部３ｂが嵌め込まれ
て接続されている。

上記各分割体８１，８２の周方向の分割端部に
は、重ね代８１ｃ，８２ｃが一体形成されてお
り、各分割体８１，８２相互間に生じる微少な隙
間Ｓが、上記重ね代８１ｃ，８２ｃにより覆われ
ている。上記外筒８は、上記重ね代８１ｃ，８２
ｃが分割体８１，８２の外周に接していることに
より、内側に形くずれするのが防止され、環状に
保形されている。

上記重ね代８１ｃ，８２ｃは、第３図に示すよ
うに、外筒８の軸方向Ａの両端部８ｂを除く中央
部に形成されている。また、上記各分割体８１，
８２の軸方向Ａの左端部には、外周方向に突出す
る鍔部８１ｄ，８２ｄが一体形成されている。

一方、第１図の上記内筒９は、この実施例の場
合、軸方向Ａに２分割されており、第１の内筒９
１と、第２の内筒９２とから構成されている。上
記第１の内筒９１は、小環状部９１ａとデイフレ
クタ部９１ｂとがステー９１ｃを介して一体に形
成されており、燃焼ガスＧを第１段のセラミツク
製の静翼１０に導入する通路１１を形成してい
る。なお、上記デイフレクタ部９１ｂの内径端部
には、シールリング１２が設けられている。

上記第２の内筒９２はテーパ円筒状に形成され
ており、上記小環状部９１ａおよび外筒８に当接
している。この第２の内筒９２と上記外筒８と
は、いんろう継手部９２ａで当接して、燃焼ガス
Ｇの漏洩が防止されているとともに、上記いんろ
う継手部９２ａが外筒８の外周に嵌合されて、外
筒８の外径方向への形くずれ防止を補助してい
る。

上記デイフレクタ部９１ｂの外周端部９３は、
第４図に明示するように、スクロール外筒８の鍔
部８１ｄ，８２ｄに当接している。上記デイフレ
クタ部９１ｂの外周端部９３およびスクロール外
筒８の鍔部８１ｄ，８２ｄは、内ハウジング２０
のフランジ２２から軸方向Ａに突出する支持環２
３のいんろう継手部２３ａに嵌り込んでいる。１
３は耐熱鋼製のリテーナリングで、環状のフラン
ジ部１４および係合部１５と、両者１４，１５間
を弾性的に連結するばね部１６とが、一体形成さ
れてなる。このリテーナリング１３は、上記外周
端部９３と鍔部８１ｄ，８２ｄとを、グラフアイ
トなどのクツシヨン材１７を介して、上記支持環
２３に圧接することにより固定している。なお、
上記ばね部１６は、軸方向Ａに螺線状に延びてお
り、リテーナリング１３の素材から一体に削り出
されている。また、１８は熱シールドである。

上記構成においては、第１図のスクロール６が
外筒８と内筒９とに分割されているため、内外筒
９，８には、これらの温度差や、急激な温度変化
による熱応力が小さくなる。

ところで、スクロール外筒８は、燃焼器内筒３
ａに接続されるので、内筒９よりも複雑になる。
ところが、スクロール外筒８は、第２図のように
周方向に分割されているから、各分割体８１，８
２が周方向に互いに拘束しないため、複雑な形状
にもかかわらず、周方向温度分布の偏りによる大
きな熱応力が発生しにくい。

また、第１図の上記スクロール６は形状が複雑
なものであり、特に、その外筒８は燃焼器内筒３
ａに接続されているため一層複雑な形状になる。
したがつて、上記のように、スクロール６を内外
筒９，８に分割し、さらに、外筒８を各分割体８
１，８２に分割することにより、スクロール６を
セラミツクで作ることが容易になる。

ところで、上記のように、スクロール外筒８を
分割することにより、第２図の各分割体８１，８
２相互間に隙間Ｓが生じるのは避けられない。こ
こで、上記分割体８１，８２の分割端部には、上
記隙間Ｓを覆う重ね代８１ｃ，８２ｃが設けられ
ているので、この隙間Ｓから燃焼ガスＧが漏れる
の抑制できる。

また、この実施例では、第３図の重ね代８１
ｃ，８２ｃが、軸方向Ａの両端部８ｂを除く中央
部に形成されているから、第１図の第２の内筒９
２と外筒８とをいんろう継手部９２ａやリテーナ
リング１３により連結することができる。

なお、この実施例ではスクロール６が軸方向Ａ
に一定の幅を有しているが、第２図の燃焼ガスＧ
の下流側に行くに従い、スクロール６が第３の軸
方向Ａに幅狭となるものについても、この考案を
適用できることはいうまでもない。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によれば、セラ
ミツク製スクロールを、内筒と外筒とに分割し、
さらに、外筒を周方向に分割したので、熱応力が
発生しにくくなるとともに、セラミツク製スクロ
ールの製造が容易になる。また、外筒の分割体に
おける周方向の分割端部に重ね代を設けたので、
各分割体相互間の隙間から燃焼ガスが漏れるのを
抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すガスタービ
ンの概略断面図、第２図は外筒の横断面図、第３
図は外筒の一部を示す斜視図、第４図は外筒の保
持方法を示す拡大断面図である。 ３……燃焼器、３ｂ……排出端部、５……ター
ビン、６……スクロール、８……外筒、８１，８
２……分割体、８１ｃ，８２ｃ……重ね代、９…
…内筒、Ｓ……隙間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガスタービンのほぼ径方向に突出する燃焼器か
   らの燃焼ガスをタービンに導くガスタービンのセ
   ラミツク製スクロールであつて、このスクロール
   は、その径方向外方部を形成し上記燃焼器の排出
   端部に接続される外筒と、この外筒に連結されて
   径方向内方部を形成する内筒とに分割され、上記
   外筒は周方向に複数に分割された分割体からな
   り、この各分割体はその周方向の分割端部の隙間
   を覆う重ね代を有するガスタービンのセラミツク
   製スクロール。