(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼高さ方向に貫通した支持用開口を有するセラミックスガイドベーンの一端を頭部で押さえ、前記支持用開口を貫通しガイドベーンの他端より突出し、突出部がねじ切りされた支持ボルトと、該支持ボルトが貫通し、前記ガイドベーンの他端のキー溝に嵌合する第１突起と該第１突起の反対側に設けられた第２突起とを有する支持金具と、前記支持ボルトのねじ部と螺合すると共に前記第２突起と嵌合する凹部を有する支持ナットと、該支持ナットと前記支持金具との間に設けられたばねと、前記支持ナットを固着する支持構造体とを備えたことを特徴とするセラミックスガイドベーンの支持構造。
【請求項２】
前記第２突起と前記第１突起との相対位置の異なる複数の支持金具を設け、この支持金具を交換することによりガイドベーンの取付け角度が変更できることを特徴とする請求項１記載のセラミックスガイドベーンの支持構造。
【請求項３】
前記支持金具と前記ガイドベーンとの接触部には緩衝材が設けられていることを特徴とする請求項１記載のセラミックスガイドベーンの支持構造。
【請求項４】
前記支持ボルトと前記支持ナットは中空であり、この中空内にタービン排気を整流するテールコーンを支持するテールコーン支持棒が貫通していることを特徴とする請求項１記載のセラミックスガイドベーンの支持構造。
【請求項５】
前記テールコーン支持棒は中空となっており冷却空気の通路を構成していることを特徴とする請求項４記載のセラミックスガイドベーンの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ジェットエンジンやガスタービンの排気部に設けられたセラミックスガイドベーンの支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジェットエンジンやガスタービンの高出力化、高能率化のため高温の燃焼が行われ、テストにより性能を確認しながら開発が行われる。図４はジェットエンジンのテスト機の一例を示す。ジェットエンジン１は通常、ファン、圧縮機２、燃焼室３、高圧タービン４、低圧タービン等を備えているが、基本的性能を確認する段階ではファンや低圧タービンを設けないでテストを行う場合がある。しかし低圧タービンは高温の排気を整流する働きを有しており、これに代わるガイドベーン５を設ける必要がある。ガイドベーンとしては高温、例えば１３００℃でも冷却の必要がないセラミックツスのものを使用する。
【０００３】
図５は従来用いられているセラミックスのタービン静翼の支持構造を示す図である。金属製のアウターシュラウド１２と同じく金属製のインナーシュラウド１３の内側にはそれぞれセラミックス製のアウターシュラウド１４とセラミックス製のインナーシュラウド１５が設けられ、その間にセラミックス製のタービン静翼１１が挟まれ、各シュラウド１２〜１５をメタルコア１６が貫通している。メタルコア１６のナットとアウターシュラウド１２の間には皿ばね１７が設けられ、メタルコア１６の熱膨張による緩みを吸収する。メタルコア１６内を冷却空気が通りインナーシュラウド１３を冷却する。またアウターシュラウド１２とインナーシュラウド１３はそれぞれ冷却されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
セラミックスガイドベーンの支持方法として、図５に示す構造は翼高さの両端を支持する方法であり、しかもガイドベーンの翼角度は固定で簡単には調整できない。テスト機に用いる場合、最適の取付け角度を得るため簡単に角度が調整できる構造が必要となる。さらに、支持方法も片持ち支持が要求される。また、タービン出口にはテールコーン６を設けて排気の整流をするが、この簡単な支持方法が望まれている。
【０００５】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、セラミックスガイドベーンを片持ちで支持できる構造を得ることを目的とする。さらに、翼の取り付け角度を容易に変更できる構造とすることを目的とする。また、テールコーンをあわせて支持できる構造とすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、翼高さ方向に貫通した支持用開口を有するセラミックスガイドベーンの一端を頭部で押さえ、前記支持用開口を貫通しガイドベーンの他端より突出し、突出部がねじ切りされた支持ボルトと、該支持ボルトが貫通し、前記ガイドベーンの他端のキー溝に嵌合する第１突起と該第１突起の反対側に設けられた第２突起とを有する支持金具と、前記支持ボルトのねじ部と螺合すると共に前記第２突起と嵌合する凹部を有する支持ナットと、該支持ナットと前記支持金具との間に設けられたばねと、前記支持ナットを固着する支持構造体とを備える。
【０００７】
請求項２の発明では、前記第２突起と前記第１突起との相対位置の異なる複数の支持金具を設け、この支持金具を交換することによりガイドベーンの取付け角度が変更できるようになっている。
【０００８】
請求項３の発明では、前記支持金具と前記ガイドベーンとの接触部には緩衝材が設けられている。
【０００９】
請求項４の発明では、前記支持ボルトと前記支持ナットは中空であり、この中空内にタービン排気を整流するテールコーンを支持するテールコーン支持棒が貫通している。
【００１０】
請求項５の発明では、前記テールコーン支持棒は中空となっており冷却空気の通路を構成している。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明によれば、ガイドベーンの一端を頭部で押さえ、支持用開口を支持ボルトが貫通し、支持金具とばねを挟んで支持ナットと螺合し、この支持ナットを支持構造体が固着している。これによりガイドベーンは片持ち支持される。また、支持金具の第１突起がガイドベーンのキー溝と嵌合し、第２突起が支持ナットの凹部と嵌合しているので、支持ナットを支持構造体に固着することによりガイドベーンの取り付け角を固定することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、前記第２突起と前記第１突起との相対位置の異なる複数の支持金具を設け、これを入れ替えることによりガイドベーンの取り付け角を容易に変更することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、支持金具とガイドベーンとの接触部に緩衝材を設け、ガイドベーンを保護する。
【００１４】
請求項４の発明によれば、支持ボルトと支持ナットを中空とし、この中にテールコーン支持棒を貫通してテールコーンを支持する。ガイドベーンは円周上に多数、例えば１６個設けられているので、ほぼ均等に支持することができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、テールコーン支持棒は中空となっているので、冷却空気を通すことによりテールコーンなどに冷却空気を送ることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお各図面において共通する部分には同一の符号を用いる。
図１は本実施例のセラミックスガイドベーンの支持構造を示す断面図である。図２は図１のＸ方向から見た展開図、図３は図１のＸ−Ｘ断面図である。セラミックスガイドベーン２０は中空のセラミックスの翼型で、図１において、上端と下端を貫通する支持用開口２０ｃが設けられている。この支持用開口２０ｃを支持ボルト２１が貫通する。支持ボルト頭部２１ａはセラミックスガイドベーン２０のボルト側端部２０ａとの間に設けられたヒートシールドワッシャ２１ｂによって保護され、かつ後述するテールコーン支持棒２９内より供給される冷却空気によって冷却される。セラミックスガイドベーン２０の上端にはキー溝２０ｂが設けられている。キー溝２０ｂは図３に示すよう支持用開口２０ｃを挟んで長円状の形状をしている。
【００１７】
支持金具２２は中心を支持ボルト２１が貫通し、底部下側にキー溝２０ｂと嵌合する第１突起２２ａが設けられ、円筒周囲壁２２ｃを有しこの円筒周囲壁２２ｃの上端は図２に展開図で示すように第２突起２２ｂが設けられている。キー溝２０ｂと第１突起２２ａとの間には金属製の緩衝材２２ｄが設けられ、セラミックスガイドベーン２０に加わる力を分散させる。支持ボルト２１のねじ部２１ｃと螺合した支持ナット２４と支持金具２２の間には皿ばね２３が設けられ、支持ボルト２１が熱膨張しても支持ボルト２１によるセラミックスガイドベーン２０の締めつけが緩まないようにしている。なおセラミックスガイドベーン２０以外の部材は全て金属製とする。
【００１８】
支持ナット２４の下側は支持金具２２の円筒周囲壁２２ｃと嵌合し、かつ図２で示すように第２突起２２ｂと嵌合する支持ナット凹部２４ａが設けられている。第１突起２２ａと第２突起２２ｂとの相対位置を変えることにより支持ナット２４に対してセラミックスガイドベーン２０の取り付け角を変更することができる。支持ナット２４は支持構造体２５に拘束されており、特に回転はキー２６によって拘束され、セラミックスガイドベーン２０の取り付け角を保持する。支持金具２２は排気路二重ライナ２７を貫通しており、セラミックスガイドベーン２０の下端にはテールコーン二重ライナ２８が配置されている。支持ボルト２１は中空であり、この中空にテールコーン支持棒２９が貫通している。テールコーン支持棒２９も中空であり、頭部は支持ナット２４と支持構造体２５により拘束されている。
【００１９】
テールコーン二重ライナ２８の内側には受け金具３０が設けられ、この受け金具３０に押さえ金具３１が螺合し、押さえ金具３１内にコーンテール支持棒２９の先端が挿入される。このようなテールコーン支持棒２９はテールコーン６の周囲に均等に、例えば１６本あるので、これによりテールコーン６を支持できる。テールコーン支持棒２９がテールコーン二重ライナ２８を貫通する位置には、テールコーン二重ライナ２８に取り付けられた二重ライナ貫通金具３２が設けられている。
【００２０】
テールコーン支持棒２９は中空で内部を冷却空気が通るようになっている。支持金具２２の位置では支持ボルト２１とともに供給口３３が設けられ、支持金具２２を冷却して吐出口３４より排出される。また、ボルト頭部２１ａの位置、二重ライナ貫通金具３２の位置にも供給口３３が設けられ、ボルト頭部２１ａとテールコーン二重ライナ２８内に冷却空気を供給する。
【００２１】
本実施例はタービン排気部にセラミックスガイドベーンを設けた場合を説明したが、ガスタービンおよびジェットエンジンをはじめ各種高温燃焼装置で、セラミックスガイドベーンを用いて燃焼ガスの流れを変える必要のあるところには適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明はガイドベーンの一端を頭部で押さえ、支持用開口を支持ボルトが貫通し、支持金具とばねを挟んで支持ナットと螺合し、この支持ナットを支持構造体に固着することによりガイドベーンを片持ち構造としている。また第１突起と第２突起の相対位置を変えた複数の支持金具を設け、これを交換することによりガイドベーンの取り付け角度を容易に変更することができる。さらに支持ボルトと支持ナットを中空とし、内部を貫通するテールコーン支持棒によりテールコーンを支持できる構造となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の構造を示す断面図である。
【図２】図１のＸ方向から見た展開図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】ジェットエンジンのテスト機の断面の一例を示す図である。
【図５】セラミックスの高圧タービン静翼の取り付けの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  ジェットエンジン
２  圧縮機
３  燃焼室
４  高圧タービン
５  ガイドベーン
６  テールコーン
２０  セラミックスガイドベーン
２０ａボルト側端部
２０ｂキー溝
２０ｃ支持用開口
２１  支持ボルト
２１ａボルト頭部
２１ｂヒートシールドワッシャ
２１ｃねじ部
２２  支持金具
２２ａ第１突起
２２ｂ第２突起
２２ｃ円筒状囲壁
２３  皿ばね
２４  支持ナット
２４ａ支持ナット凹部
２５  支持構造体
２６  キー
２７  排気路二重ライナ
２８  テールコーン二重ライナ
２９  テールコーン支持棒
３０  受け金具
３１  押さえ金具
３２  二重ライナ貫通金具
３３  供給口
３４  吐出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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