JPH0882421A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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- JPH0882421A JPH0882421A JP21862794A JP21862794A JPH0882421A JP H0882421 A JPH0882421 A JP H0882421A JP 21862794 A JP21862794 A JP 21862794A JP 21862794 A JP21862794 A JP 21862794A JP H0882421 A JPH0882421 A JP H0882421A
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- gas turbine
- ceramics
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- Pending
Links
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービン燃焼器の高温特性（高温におけ
る強度、耐酸化性、耐腐食性等）の向上。 【構成】 内筒（１）内の燃焼ガスとの接触面に酸化物
系の多孔質セラミックスの筒状体（５）を配して酸化や
熱衝撃に対処する。また同筒状体（５）の背面に一般構
造用の緻密質セラミックスの筒状体（４）を接着、クラ
ッド構造として構造強度を向上させる。両筒状体
（４），（５）とも複数に分割して、体積効果により低
強度を補う。
る強度、耐酸化性、耐腐食性等）の向上。 【構成】 内筒（１）内の燃焼ガスとの接触面に酸化物
系の多孔質セラミックスの筒状体（５）を配して酸化や
熱衝撃に対処する。また同筒状体（５）の背面に一般構
造用の緻密質セラミックスの筒状体（４）を接着、クラ
ッド構造として構造強度を向上させる。両筒状体
（４），（５）とも複数に分割して、体積効果により低
強度を補う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンの予混燃焼
器内筒の高温特性を向上させた構造に関する。
器内筒の高温特性を向上させた構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンやガスタービンを用いた複
合サイクルの熱効率は、タービン入口温度を高めること
によって著しく向上させることができる。このため、従
来から耐熱材料の開発や冷却技術の改良により、タービ
ン入口温度が高温化されてきたが、今後更に高温化する
計画があり、これに対応するために、冷却構造の改良に
加え、高温特性（強度、耐酸化性、耐腐食性など）に優
れた材料が望まれている。そこで耐熱性に優れたセラミ
ックスが注目され、一般構造用のＳｉＣ（炭化珪素）、
Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）等、強度の高い非酸化物系セラ
ミックスが使用されている。
合サイクルの熱効率は、タービン入口温度を高めること
によって著しく向上させることができる。このため、従
来から耐熱材料の開発や冷却技術の改良により、タービ
ン入口温度が高温化されてきたが、今後更に高温化する
計画があり、これに対応するために、冷却構造の改良に
加え、高温特性（強度、耐酸化性、耐腐食性など）に優
れた材料が望まれている。そこで耐熱性に優れたセラミ
ックスが注目され、一般構造用のＳｉＣ（炭化珪素）、
Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）等、強度の高い非酸化物系セラ
ミックスが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】産業用ガスタービンに
要求される高温（≧１３００℃）で且つ長時間（≧８０
００ｈｒ）の運用に対して、従来使用されているＳｉＣ
やＳｉ3 Ｎ4 等、強度の高い一般構造用の非酸化物系セ
ラミックスは、酸化に弱く長時間強度を保持できないの
で上記のような長時間運用に耐えられない欠点がある。
要求される高温（≧１３００℃）で且つ長時間（≧８０
００ｈｒ）の運用に対して、従来使用されているＳｉＣ
やＳｉ3 Ｎ4 等、強度の高い一般構造用の非酸化物系セ
ラミックスは、酸化に弱く長時間強度を保持できないの
で上記のような長時間運用に耐えられない欠点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、緻密質セラミックスの筒状体の
内面に酸化物系の多孔質セラミックスの筒状体を無機質
接着剤により接合したクラッド構造の円筒形セラミック
スを、燃焼器内筒内の燃焼ガスとの接触面に設けたこと
を特徴とするガスタービン燃焼器；ならびに上記要件に
加えて、上記緻密質セラミックスの筒状体を軸方向に複
数の部材に分割するとともに、上記多孔質セラミックス
の筒状体を軸方向および円周方向に複数の部材に分割し
たことを特徴とするガスタービン燃焼器を提案するもの
である。
課題を解決するために、緻密質セラミックスの筒状体の
内面に酸化物系の多孔質セラミックスの筒状体を無機質
接着剤により接合したクラッド構造の円筒形セラミック
スを、燃焼器内筒内の燃焼ガスとの接触面に設けたこと
を特徴とするガスタービン燃焼器；ならびに上記要件に
加えて、上記緻密質セラミックスの筒状体を軸方向に複
数の部材に分割するとともに、上記多孔質セラミックス
の筒状体を軸方向および円周方向に複数の部材に分割し
たことを特徴とするガスタービン燃焼器を提案するもの
である。
【０００５】
【作用】前記第１の解決手段においては、燃焼器内筒内
の燃焼ガスとの接触面に酸化物系の多孔質セラミックス
が使用されるので、熱衝撃に強くなり、酸化に対しても
長時間安定した運用ができる。またその外側には比較的
高強度の緻密質セラミックスが接合されているので、全
体の強度が向上する。
の燃焼ガスとの接触面に酸化物系の多孔質セラミックス
が使用されるので、熱衝撃に強くなり、酸化に対しても
長時間安定した運用ができる。またその外側には比較的
高強度の緻密質セラミックスが接合されているので、全
体の強度が向上する。
【０００６】更に前記第２の解決手段においては、各セ
ラミックス筒状体が複数の部材に分割されているので、
体積効果により低強度が補われる。
ラミックス筒状体が複数の部材に分割されているので、
体積効果により低強度が補われる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る予混燃焼器を
示す縦断面図である。図中（１）は燃焼器内筒、（２）
はメインノズル、（３）はパイロットノズルをそれぞれ
示す。
示す縦断面図である。図中（１）は燃焼器内筒、（２）
はメインノズル、（３）はパイロットノズルをそれぞれ
示す。
【０００８】本実施例では、緻密質セラミックスの筒状
体（４）の内面に酸化物系の多孔質セラミックスの筒状
体（５）を無機質接着剤により接合したクラッド構造の
円筒形セラミックスが、燃焼器内筒（１）内の燃焼ガス
との接触面に設けられている。緻密質セラミックスとし
てはＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）、３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ
2 （ムライト）、Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）など、酸化物
系の多孔質セラミックスとしてはＡｌ2 Ｏ3 （アルミ
ナ）、ＺｒＯ2 （安定化ジルコニア）などが、それぞれ
使用できる。
体（４）の内面に酸化物系の多孔質セラミックスの筒状
体（５）を無機質接着剤により接合したクラッド構造の
円筒形セラミックスが、燃焼器内筒（１）内の燃焼ガス
との接触面に設けられている。緻密質セラミックスとし
てはＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）、３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ
2 （ムライト）、Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）など、酸化物
系の多孔質セラミックスとしてはＡｌ2 Ｏ3 （アルミ
ナ）、ＺｒＯ2 （安定化ジルコニア）などが、それぞれ
使用できる。
【０００９】本実施例ではまた、上記２つの筒状体
（４），（５）が円周方向の分割線（６）によって軸方
向に複数の部材に分割（図示例では３分割）されるとと
もに、多孔質セラミックスの筒状体（５）の方は円筒母
線に沿う分割線によって円周方向にも複数の部材に分割
（図には示されていない）されている。
（４），（５）が円周方向の分割線（６）によって軸方
向に複数の部材に分割（図示例では３分割）されるとと
もに、多孔質セラミックスの筒状体（５）の方は円筒母
線に沿う分割線によって円周方向にも複数の部材に分割
（図には示されていない）されている。
【００１０】前記のとおり燃焼器内筒（１）内は１３０
０℃以上の燃焼ガスにさらされ、非常に酸化されやすい
環境となる。そこで本実施例では、燃焼ガスに接触する
円筒形セラミックスの内側には酸化に対して安定な酸化
物系のセラミックスを使用するのである。円筒形セラミ
ックスの内側はまた、高温になるため、非常停止時の急
激な温度低下によって高い熱衝撃を受ける。本実施例で
はその部分に多孔質セラミックスが使用されるので、熱
衝撃によって発生したクラックの伝播が、材料内に介在
する空孔により阻止され、即時破壊が回避される。
０℃以上の燃焼ガスにさらされ、非常に酸化されやすい
環境となる。そこで本実施例では、燃焼ガスに接触する
円筒形セラミックスの内側には酸化に対して安定な酸化
物系のセラミックスを使用するのである。円筒形セラミ
ックスの内側はまた、高温になるため、非常停止時の急
激な温度低下によって高い熱衝撃を受ける。本実施例で
はその部分に多孔質セラミックスが使用されるので、熱
衝撃によって発生したクラックの伝播が、材料内に介在
する空孔により阻止され、即時破壊が回避される。
【００１１】但し、多孔質セラミックスは構造的な強度
が低い。そこで本実施例では、内側よりも低温で、酸化
や熱衝撃の影響も小さい外側に、高強度で構造用セラミ
ックスとして実績もあるＳｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 等の緻
密質セラミックスを配し、構造的な強度を補なってい
る。
が低い。そこで本実施例では、内側よりも低温で、酸化
や熱衝撃の影響も小さい外側に、高強度で構造用セラミ
ックスとして実績もあるＳｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 等の緻
密質セラミックスを配し、構造的な強度を補なってい
る。
【００１２】一般にセラミックスは、内部に介在する欠
陥（マイクロクラック）の最弱なものによって、全体の
強度が支配されている材料である。したがって、大きな
ものになればなるほど（体積が増加するほど）弱い欠陥
を含む確率が高く、その強度は低下する（これを体積効
果という）。そこでセラミックスを使用する場合、大き
なものを一体で用いるよりも、小さな部品を組立てる方
が強度的に有利である。本実施例においても両筒状体
（４），（５）を複数に分割された部材の組立構造とす
ることにより、強度を向上させている。ただし、円筒形
セラミックスの外側は内側に比べて温度も低く、熱応力
的に楽な環境である上に、外側の筒状体（４）は燃焼器
の円筒形状（構造）を支えている部分でもあるので、内
側の筒状体（５）を軸方向・円周方向の両方向に分割す
るのに対して、外側の筒状体（４）は軸方向にのみ分割
し、円周方向には分割していない。
陥（マイクロクラック）の最弱なものによって、全体の
強度が支配されている材料である。したがって、大きな
ものになればなるほど（体積が増加するほど）弱い欠陥
を含む確率が高く、その強度は低下する（これを体積効
果という）。そこでセラミックスを使用する場合、大き
なものを一体で用いるよりも、小さな部品を組立てる方
が強度的に有利である。本実施例においても両筒状体
（４），（５）を複数に分割された部材の組立構造とす
ることにより、強度を向上させている。ただし、円筒形
セラミックスの外側は内側に比べて温度も低く、熱応力
的に楽な環境である上に、外側の筒状体（４）は燃焼器
の円筒形状（構造）を支えている部分でもあるので、内
側の筒状体（５）を軸方向・円周方向の両方向に分割す
るのに対して、外側の筒状体（４）は軸方向にのみ分割
し、円周方向には分割していない。
【００１３】上記分割数は、できるだけ多くした方が有
利である。しかしながら、本実施例のガスタービン燃焼
器では、セラミックス部品の支持方法を複雑にして局所
的な応力が発生することを防ぐため、軸方向に押付ける
力のみで内筒を固定している。したがって、この力のみ
で全体を保持できる限界の分割数として軸方向は３ない
し４分割、円周方向は３分割が適当である。
利である。しかしながら、本実施例のガスタービン燃焼
器では、セラミックス部品の支持方法を複雑にして局所
的な応力が発生することを防ぐため、軸方向に押付ける
力のみで内筒を固定している。したがって、この力のみ
で全体を保持できる限界の分割数として軸方向は３ない
し４分割、円周方向は３分割が適当である。
【００１４】
【発明の効果】本発明のガスタービン燃焼器において
は、酸化や熱衝撃に対して長時間安定性に優れた運用が
できるとともに、構造強度も向上するので、耐用時間が
飛躍的に伸長する。したがって、ガスタービン入口温度
の更なる高温化に対処できる。
は、酸化や熱衝撃に対して長時間安定性に優れた運用が
できるとともに、構造強度も向上するので、耐用時間が
飛躍的に伸長する。したがって、ガスタービン入口温度
の更なる高温化に対処できる。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る予混燃焼器を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
（１） 内筒 （２） メインノズル （３） パイロットノズル （４） 緻密質セラミックス （５） 酸化物系多孔質セラミックス （６） 分割線
Claims (2)
- 【請求項１】 緻密質セラミックスの筒状体の内面に酸
化物系の多孔質セラミックスの筒状体を無機質接着剤に
より接合したクラッド構造の円筒形セラミックスを、燃
焼器内筒内の燃焼ガスとの接触面に設けたことを特徴と
するガスタービン燃焼器。 - 【請求項２】 上記緻密質セラミックスの筒状体を軸方
向に複数の部材に分割するとともに、上記多孔質セラミ
ックスの筒状体を軸方向および円周方向に複数の部材に
分割したことを特徴とする請求項１記載のガスタービン
燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21862794A JPH0882421A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21862794A JPH0882421A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882421A true JPH0882421A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16722924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21862794A Pending JPH0882421A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882421A (ja) |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP21862794A patent/JPH0882421A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030924 |