JPH10252490A - セラミックガスタービン構造 - Google Patents
セラミックガスタービン構造Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バックプレートの外周部を冷却し、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
の損傷を防止すること。 【解決手段】 筒状部外周側に少なくともバックプレー
ト３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
形成する。
温度勾配を小さくし、低応力化を図り、バックプレート
の損傷を防止すること。 【解決手段】 筒状部外周側に少なくともバックプレー
ト３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
形成する。
Description
【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。
ービンの構造に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の詳細図である。
【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。
の正面図である。
【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。
視図である。
【図５】高負荷時の温度状況図である。
【図６】始動急加速時の温度状況図である。
【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。
の正面図である。
【図８】第３の実施の形態の詳細図である。
【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。
視図である。
【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。
成を示す図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (6)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5886397A JPH10252490A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | セラミックガスタービン構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5886397A JPH10252490A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | セラミックガスタービン構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10252490A true JPH10252490A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=13096570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5886397A Pending JPH10252490A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | セラミックガスタービン構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10252490A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009529620A (ja) * | 2006-03-14 | 2009-08-20 | ボーグワーナー・インコーポレーテッド | ターボチャージャー |
| CN110520607A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-11-29 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | 涡轮机以及具有该涡轮机的涡轮增压器 |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP5886397A patent/JPH10252490A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009529620A (ja) * | 2006-03-14 | 2009-08-20 | ボーグワーナー・インコーポレーテッド | ターボチャージャー |
| CN110520607A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-11-29 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | 涡轮机以及具有该涡轮机的涡轮增压器 |
| US11118501B2 (en) | 2017-10-31 | 2021-09-14 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Turbine and turbocharger including the same |
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