(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状燃焼器のライナを支持構造体に取り付けるライナ支持構造であって、
所定の可撓性を有する平板状部材が、その基部を支持構造体に固定されるとともに、その先端部がライナの基端部外面に固定されることによりライナが支持され、
前記支持構造体の前記平板状部材の基部を固定している個所の前記ライナ側の部分が燃焼室側に突出した段部とされ、該段部にシールリングが摺動自在に装着され、該シールリングに前記ライナの基端が当接されてなる
ことを特徴とする環状燃焼器のライナ支持構造。
【請求項２】
前記平板状部材の先端部がスペーサを介してライナの基端部に固定されてなることを特徴とする請求項１記載のライナ支持構造。
【請求項３】
前記シールリングの断面がＬ字状を呈し、その垂直部にライナの基端が当接されてなることを特徴とする請求項１記載のライナ支持構造。
【請求項４】
前記シールリングが弾性部材によりライナ側に付勢されてなることを特徴とする請求項１または４記載のライナ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状燃焼器のライナ支持構造に関する。さらに詳しくは、燃焼器のドームとライナとが線膨張係数の著しく異なる各材料から構成されている場合にも堅固にかつ各部材に無理なくライナをドームに装着・支持させることを可能とする環状燃焼器のライナ支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスタービンの燃焼器を構成するライナの素材として、従来の金属材料に代えて耐熱性に優れたＣＭＣ（Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｍａｔｒｉｃｓ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）などのセラミックス材料が用いられるようになってきている。これにより、ライナを冷却するための冷却用空気を大幅に削減することができ、熱効率の向上に資するとともに、余剰空気を希薄燃焼用として利用できるようになり、窒素酸化物の排出量を低減させることも可能となる。
【０００３】
ところが、セラミクッス材料は金属材料に比して線膨張係数が小さく、したがって従来通り金属材料から構成されるドーム（支持構造体）にセラミックス材料からなるライナを装着するようにした場合には、燃焼時に、ドームとライナとの接続部分で両部材間の相対的変位が生じることになる。このため、ライナをセラミックス材料から構成する場合には、この線膨張係数の差異による悪影響を解消するための何らかの対策を施すことが必要となる。
【０００４】
このような、線膨張係数の差異による悪影響を解消するための一つの方策として、例えば特許第２６４７１４４号公報提案のガスタービン燃焼器のライナ支持構造を適用することが考えられる。
【０００５】
すなわち、図５に示すように、ガスタービン燃焼器１００のドーム（内筒）１０１とライナ（尾筒）１０２とのはめ込み部分１０３に、図６に示すような板バネ１０４を挟み込んで、板バネ１０４の弾性力によりライナ１０２をドーム１０１に支持させる方法である。
【０００６】
ところが、セラミックス材料は一般的に脆く、金属材料ほどの延性や強度をもたないため、ライナ１０２とドーム１０１との間に比較的な大きな押圧力を作用させる前記支持方法ではライナ１０２にフレッティングが発生したり、場合によってはライナ１０２が破壊してしまうという危険性がある。また、板バネは一般的に有効な弾性変形のストロークが短いため、大きな寸法差に対応できないというおそれもある。さらには、前記支持方法は、ドーム１０１およびライナ１０２の径方向の支持には対応するが、周方向および軸方向に働く外力には十分に対応できないという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ガスタービンの燃焼器のライナおよびライナの支持構造体の各素材に大きな線膨張係数の差異があるような場合にも、その線膨張係数の差異による悪影響を解消し、かつ各部材に損傷を与えないような態様でライナを支持構造体に支持させることができる環状燃焼器のライナ支持構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の環状燃焼器のライナ支持構造は、環状燃焼器のライナを支持構造体に取り付けるライナ支持構造であって、所定の可撓性を有する平板状部材が、その基部を支持構造体に固定されるとともに、その先端部がライナの基端部外面に固定されることによりライナが支持され、前記支持構造体の前記平板状部材の基部を固定している個所の前記ライナ側の部分が燃焼室側に突出した段部とされ、該段部にシールリングが摺動自在に装着され、該シールリングに前記ライナの基端が当接されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の環状燃焼器のライナ支持構造においては、前記平板状部材の先端部がスペーサを介してライナの基端部に固定されてなるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の環状燃焼器のライナ支持構造においては、前記シールリングの断面がＬ字状を呈し、その垂直部にライナの基端が当接されてなるのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の環状燃焼器のライナ支持構造においては、前記シールリングが弾性部材によりライナ側に付勢されてなるのが好ましい。
【００１２】
【作用】
本発明は前記の如く構成されているので、ライナおよびライナの支持構造体の各素材に大きな線膨張係数の差異があり、温度変化により各部材の接続部分で相対的変位が生じるような場合にも、各部に過大な押圧力などを生じさせることなく、堅固に支持させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態に係る環状燃焼器のライナ支持構造を概略的に示す。この支持構造Ａは、ガスタービンＴの燃焼器の燃焼領域（燃焼室）Ｒを形成するライナＬをドームＤに支持させるための支持構造とされる。
【００１５】
アンニュラ型燃焼器Ｂを有するガスタービンＴにおいては、燃焼器Ｂは、ケースＣ内部に設けられる、一側方が開口して出口Ｅとされるドーナツ形状とされる。この燃焼室は、円筒状で径が互いに異なる２つのライナＬ１およびＬ２の間に形成され、各ライナＬ１、Ｌ２の燃焼器入口Ｉ側端部は、半ドーナツ状のドーム（支持構造体）Ｄの外周壁Ｗ１および内周壁Ｗ２にほぼ面合わせして接続されるものとされる。
【００１６】
ドームＤは、例えばコバルト基耐熱性合金から構成され、内部に複数の燃料ノズルＮが設けられるものとされる。
【００１７】
各ライナＬ１、Ｌ２は、ＣＭＣ（Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｍａｔｒｉｃｓ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）などのセラミックス材料から形成されるものとされる。
【００１８】
図２に、本実施形態の支持構造の詳細を示す。なお、同図は燃焼器Ｂの外周壁Ｗ１側に設けられる支持構造Ａ１を示している。また、このような支持構造Ａは、燃焼器Ｂの周方向に複数個が所定間隔で設けられるものとされる。
【００１９】
支持構造Ａ１は、ドームＤとライナＬとの間に亘らせるようにドームＤの大径部Ｄ１の表面とライナＬの表面とに固定されて設けられる平板状の支持プレート１０と、ドームＤとライナＬとの接続部分に気密性を保持するよう介装されるシールリング２０と、シールリング２０をライナＬの端部側に付勢するようドームＤとシールリング２０との間に介装されるウェーブリング３０と、支持プレート１０のライナＬ表面への固定部分で、支持プレート１０をライナＬ表面から所定距離隔てるよう介装されるスペーサ４０とを備えてなるものとされる。
【００２０】
支持プレート１０は、図３に示すように、所望の弾性を有する例えばニッケル基耐熱性合金などの材料から構成される。また、支持プレート１０は、頂部端が切り落されかつ両側部が所定幅で切り落された２等辺３角形形状とされ、底角に相当する２点（孔１１、１２）で例えばボルト・ナットにより大径部Ｄ１表面に固定されるとともに、頂角に相当する１点（孔１３）で例えばボルト・ナットによりライナＬ表面に固定される。また、支持プレート１０の各固定部分１１、１２、１３の中間部分は、軽量化および可撓性の向上を図るために、所定形状の刳り貫き（透孔）１４が設けられている。なお、刳り貫き１４の形状は図示例では底部が丸められた三角形状とされているが、刳り貫き１４の形状は図示例に限定されるものではなく、種々の形状とすることができ、例えばパンチングメタル状とすることもできる。
【００２１】
シールリング２０はＬ形断面のリング状部材で、Ｌ形の一辺の内側表面２１がドームＤの小径部Ｄ２表面と接触し、つまりドームＤの燃焼室Ｒ側に突出形成された段部表面と接触し、他の一辺の内側表面２２がライナＬの端部と接触するものとされる。ライナＬは、温度変化によりドームＤに対して相対的に変位するとき、シールリング２０の前記内側表面２２に端部を接触させた状態で摺動する。これにより、ドームＤとライナＬとの接続部分の気密性が保持される。
【００２２】
ウェーブリング３０は、図４に示すように、リング状の波板部材とされ、ドームＤの大径部Ｄ１と小径部Ｄ２との間の段差部Ｄ３と、シールリング２０との間に介装されて、シールリング２０をライナＬの端部側に付勢するものとされる。
【００２３】
スペーサ４０は、例えば、ライナＬ表面に支持プレート１０を固定するボルトに嵌装されるリング状部材とされる。これにより、例えば燃焼時にドームＤが膨張してライナＬが図２に矢印Ｕで示す方向に相対的に変位したような場合にも、ドームＤと干渉することなくライナＬを支持することができる。
【００２４】
しかして、かかる構成の支持構造Ａは、ドームＤとライナＬとの周方向および軸方向の相対的変位をほぼ拘束し、かつ径方向の相対的変位にある程度の自由を与えるようにして、ライナＬをドームＤに支持させるようされているので、各部材の線膨張係数の差異に起因して、ライナＬとドームＤとの接続部分で比較的大きな相対的変位が生じるような場合にも、接続部分における気密性を損なうことなく、しかもライナＬに過大な荷重をかけることなく、ライナＬをドームＤに装着させるよう支持することが可能となる。
【００２５】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態ではガスタービンの燃焼器を例に取り説明されているが、本発明の適用はガスタービンの燃焼器に限定されるものではなく、各種の環状燃焼器に適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、所定の可撓性を有する平板状部材を、ライナと支持構造体とを接続するように支持構造体とライナとに固定して設けるようされているので、ライナおよび支持構造体の各素材に線膨張係数の差異があるような場合にも、温度変化による相対的変位による悪影響を解消して、しかも例えばセラミックス材料から構成されるライナに過大な応力を及ぼすことなく、ライナを支持構造体に支持することが可能となるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスタービンのライナ支持構造の概略構成を示す模式図である。
【図２】同支持構造の詳細を示す模式図である。
【図３】支持プレートの概略構成を示す模式図である。
【図４】ウェーブリングの概略構成を示す模式図である。
【図５】従来のガスタービンのライナ支持構造の概略構成を示す模式図である。
【図６】同支持構造の板バネを示す模式図である。
【符号の説明】
Ｔ    ガスタービン
Ｄ    ドーム（支持構造体）
Ｌ    ライナ
Ｒ    燃焼領域（燃焼室）
Ａ    支持構造
１０    支持プレート
２０    シールリング
３０    ウェーブリング
４０    スペーサ
【図１】
0003600911.tif 000002
【図２】
0003600911.tif 000003
【図３】
0003600911.tif 000004
【図４】
0003600911.tif 000005
【図５】
0003600911.tif 000006
【図６】
0003600911.tif 000007