(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気と燃焼ガスとを仕切る環状のバックプレートを備えた半径流形式のガスタービンにおいて、前記バックプレートの圧縮空気側に、前記圧縮空気の空気圧荷重を軽減する環状のサポート部材を設けたことを特徴とするガスタービンのバックプレート構造。
【請求項２】
前記サポート部材の外径側端部のハウジングによる環状支持部分と内径側端部のハウジングによる環状支持部分の間の部分が、外径側端部の環状支持部分と内径側端部の環状支持部分とを最短で結ぶ面よりも圧縮空気側に凸となるように前記サポート部材を形成した請求項１に記載のガスタービンのバックプレート構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半径流形式のガスタービンの圧縮空気と燃焼ガスとを仕切るバックプレートの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の半径流タービン型式のガスタービン機関のバックプレート設置部付近の断面略図である。図３に示すバックプレートはプレスにより成形可能な板状であり、図３で見てバックプレートの左側には図示しないコンプレッサにより供給される圧縮空気が存在しており、バックプレートの右側には燃焼器で生成された燃焼ガスが存在している。
【０００３】
したがってバックプレートには圧縮空気と燃焼ガスの圧力差による空気圧荷重と温度差による熱負荷とが同時に作用している。図３のガスタービン機関では、バックプレートの外径側端部をハウジングとノズルフランジの間で挟持させて支持することによりバックプレートが半径方向に無理なく膨張することができるように配慮されている。
【０００４】
図４は、図３とは別の構成のバックプレートを備えたガスタービン機関のバックプレート設置部付近の断面略図である。図４に示すバックプレートは、鋳物による一体成形物であり、かなり頑丈に構成されており、空気圧荷重も熱負荷による歪にも一応の対策は講じられている。
【０００５】
図３に示すバックプレートでは、圧縮空気と燃焼ガスの圧力差から生じる空気圧荷重の影響で変形し易い。また、図４に示すバックプレートは、熱負荷と空気圧荷重の両方に対して変形又は歪まないような対策が講じられているが、構造が複雑であり製作コストが非常に高価となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、変形または歪みにくく安価に製作可能なガスタービン機関のバックプレート構造を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、圧縮空気と燃焼ガスとを仕切る環状のバックプレートを備えた半径流形式のガスタービンにおいて、前記バックプレートの圧縮空気側に、前記圧縮空気の空気圧荷重を軽減する環状のサポート部材を設けた。
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記サポート部材の外径側端部のハウジングによる環状支持部分と内径側端部のハウジングによる環状支持部分の間の部分が、外径側端部の環状支持部分と内径側端部の環状支持部分とを最短で結ぶ面よりも圧縮空気側に凸となるように前記サポート部材を形成した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１及び請求項２の発明を実施した半径流形式のガスタービン機関１００のバックプレート設置部付近の断面略図である。また、図２は、図１のＡ部の拡大図である。
【０００９】
ガスタービン機関１００では、圧縮空気４が図示しないコンプレッサから供給されており、圧縮空気４は燃焼器２０の外筒５と内筒６の間に形成された環状空気通路７を経由して内筒６内に流入し、燃料と混合して混合気を生成し、点火プラグ（図示せず）で着火されて燃焼ガス８を生成する。この燃焼ガス８は、燃焼器２０（内筒６）からスクロール９内に入り、ノズル１０からタービン翼１９に向けて噴射され、回転軸１６を中心にタービン１３を回転させる。
【００１０】
タービン１３は、ハウジング３に設置された図示しない軸受により回転軸１６を中心に回転可能に支持されている。ノズル１０と一体のノズルフランジ１２の外周側端部は、ハウジング３と円板状の挟持部材１７とを一点鎖線で示すボルト１８で固着することにより、ハウジング３と挟持部材１７の間に固定（挟持）されている。
【００１１】
図２に示すように、ハウジング３とノズルフランジ１２の間には隙間２２が形成されており、この隙間２２にはプレス成形された環状のバックプレート１の外径側端部１ａが配置されている。また、ノズルフランジ１２にはハウジング３に対向する段１２ａが設けてある。
【００１２】
図２に示すように、バックプレート１の内径側端部１ｂはボルト１４により貫通されており、ボルト１４をハウジング３の内径側窪み部３ｂに設けたねじ穴１５ｂに螺合させることにより内径側端部１ｂはハウジング３に固着されている。
【００１３】
また、図２に示すようにハウジング３には外径側窪み部３ａが設けてある。外径側窪み部３ａにはねじ穴１５ａが設けてある。図２に示すようにボルト２４をねじ穴１５ａに螺合させることにより、プレス成形されたサポート板２（サポート部材）の外周側端部２ａが外径側窪み部３ａに固着されている。図２に示すようにサポート板２の内周側端部２ｂは、バックプレート１の内周側端部１ｂと共にボルト１４によりハウジング３の内径側窪み部３ｂに固着されている。
【００１４】
図２に示すようにサポート板２は、外径側窪み部３ａと内径側窪み部３ｂとを最短で結ぶ破線で示す面２６よりも中央部分が圧縮空気側に盛り上がるように（凸となるように）プレス成形されている。サポート板２には圧縮空気による空気圧荷重が作用するが、中央部分を圧縮空気側へ突出させることにより、外径側端部２ａ及び内径側端部２ｂ（つまり、サポート板２の固定箇所）に作用する応力を低減することができ、サポート板２の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
図１，図２に示すバックプレート１とサポート板２とを備えたガスタービン機関１００においては、バックプレート１には燃焼ガス８からの熱負荷が作用するが、空気圧荷重が軽減される。また、サポート板２には空気圧荷重は作用するが、燃焼ガス８による熱負荷はほとんど作用しない。
【００１６】
スペーサ２１とノズルフランジ１２とを挟持するハウジング３と挟持部材１７の間には通気性があり、ここから圧縮空気４の一部が侵入し、侵入した空気は図２に示す隙間２３及び隙間２２を経てバックプレート１とサポート板２の間に形成された領域Ｂ内に流入する。
【００１７】
したがって領域Ｂ内の空気圧は、圧縮空気領域（サポート板２より左側）の空気圧よりは低圧であるが、燃焼ガス領域（バックプレート１より右側）の空気圧よりは高圧となっている。また、領域Ｂ内の空気は、燃焼ガス８よりは低温である。領域Ｂ内の空気は孔２５から燃焼ガス領域に抜け、高温のタービン１３（図１）を冷却した後、燃焼ガス８と共に排出される。
【００１８】
従来のガスタービン機関では、タービン１３を冷却するための空気孔はハウジング３に設けられていたが、図２に示すように板状のバックプレート１に孔２５を設けるようにすると加工工数を大幅に低減することができる。
【００１９】
また、孔２５を設けることにより領域Ｂ内には常に新気が供給され、領域Ｂ内の空気温度の上昇を抑制することができ、バックプレート１を冷却することができるので、バックプレート１の温度を低く保つことができる分だけバックプレート１の耐久性が向上する。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明では、バックプレート１に作用する空気圧荷重を軽減するサポート板２（サポート部材）を設けたので、バックプレート１の耐久性が向上する。また、バックプレート１に作用する空気圧荷重が軽減されることにより、バックプレート１が回転するタービン１３側へ撓む（変形する，歪む）ことを防止することができ、ガスタービン機関１００の安全性を向上させることができる。
【００２１】
請求項２の発明では、サポート板２の中央部分をバックプレート１とは反対側（高圧側）へ突出するように形成することにより、サポート板２を支持する部分（外径側端部２ａと内径側端部２ｂ）に作用する応力を低減することができ、サポート板２の耐久性を向上させることができる。応力を低減することができるため、請求項１の発明と比較して請求項２の発明ではサポート板２の肉厚を薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１及び請求項２の発明を実施した半径流形式のガスタービン機関のバックプレート設置部付近の断面略図である。
【図２】  図１のＡ部の拡大図である。
【図３】  従来の半径流タービン型式のガスタービン機関のバックプレート設置部付近の断面略図である。
【図４】  図３とは別の構成のバックプレートを備えたガスタービン機関のバックプレート設置部付近の断面略図である。
【符号の説明】
１    バックプレート
１ａ  バックプレートの外径側端部
１ｂ  バックプレートの内径側端部
２    サポート板（サポート部材）
２ａ  サポート板の外径側端部
２ｂ  サポート板の内径側端部
３    ハウジング
３ａ  外径側窪み部
３ｂ  内径側窪み部
４    圧縮空気
８    燃焼ガス
１０  ノズル
１２  ノズルフランジ
１２ａ  段
１３  タービン
１９  タービン翼
２０  燃焼器
２２，２３  隙間
２５  孔
２６  面
１００  ガスタービン機関
【図１】
0003759041.tif 000002
【図２】
0003759041.tif 000003
【図３】
0003759041.tif 000004
【図４】
0003759041.tif 000005