JP2006125234A

JP2006125234A - タービンノズルの一体型支持構造

Info

Publication number: JP2006125234A
Application number: JP2004311986A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ichikawa; 善浩市川; Takeshi Takehara; 勇志竹原
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】狭いスペースに収納できる小さなばね体によりタービンノズルを十分な保持力で安定に支持することができる支持構造を提供する。
【解決手段】タービンノズル７に形成された径方向Ｒ外方に突出する外側フランジ２０と、タービンノズル７に形成された径方向Ｒ内方に突出する内側フランジ１９と、燃焼器２からの燃焼ガスＧをタービンノズル７に導く遷移ダクト２６をハウジング２７に支持するダクトサポート２８と、遷移ダクト２６の後端に設けた取付フランジ２６ｃ，２６ｄと外側フランジ２０および内側フランジ１９とをばね力により突き合わせた状態でハウジング２７に支持する支持機構４１とを備え、タービンノズル７と遷移ダクト２６とを一体型で支持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガスタービンのセラミック製タービンノズルをガスタービンのハウジングに支持する支持構造に関するものである。

ガスタービンの高効率化を図るためには、タービンノズル出口温度、つまりタービン入口温度を上昇させることが有効である。これに対し、従来の中型および大型のガスタービンにおけるタービンノズルには、金属製の単独翼あるいは複数枚を一体化したセグメント翼が一般的に採用されており、このような金属製のタービンノズルでは、その材料の耐熱限界から、上述のタービン入口温度を上昇させることが困難であるため、ガスタービンの圧縮空気によりタービルノズルを冷却する方法がとられる。ところが、この冷却用の空気は、ガスの燃焼に寄与しないだけでなく、燃焼後のガス温度を低下させる。

そこで、所定のタービン入口温度を保つためには、燃焼器の出口温度を一層上昇させる必要が生じるが、そのようにした場合には、燃焼過程で生じるＮＯｘの増大を招く。また、所定のタービン入口温度を保つためには、ノズル翼を、耐熱材料を用いた複雑な冷却構造を持つ精密鋳造製とする必要があるために、ノズル翼が高価となり、さらに、高温下での酸化や腐食などによる劣化や硬度低下による磨耗などが生じ易い。

一方、上述のタービン入口温度を上昇させる課題を解決するため、高温での酸化、腐食および磨耗などに強い耐久性を発揮するセラミックを燃焼器やタービンなどの高温部品の形成材料に適用する工夫がなされている。ガスタービンの高温部品をセラミック製とした場合には、金属のみを使用したガスタービンに比べて無冷却あるいは少ない冷却空気で高いタービン入口温度を実現でき、高効率化、低公害化および長寿命化などを図ることができる。

ところが、セラミックは脆さや小さい弾性変形能などといった、金属とは異なる特性を有しており、セラミック製部品が隣接する金属製部品と干渉すると、損傷し易いので、その適用には相当の工夫が必要となる。小型のガスタービンでは、環状のタービンノズル全体をセラミックあるいはセラミック系複合材料による一体型構造とすることが可能であるが、中型および大型のガスタービンでは、大きさに伴って増大する熱応力や製造技術上の問題などから一体型構造とすることが困難である。そこで、中型および大型のガスタービンには、タービンノズルを周方向に分割された複数のセラミック製ノズルセグメントにより形成した分割型セグメント構造が採用されている。このようなノズルセグメントの支持構造として、各ノズルセグメントの外周部から突設されたフランジをコイルスプリングで支持部品に押さえ付ける弾性支持構造を採用することにより、ノズルセグメントとこれに隣接する金属製支持部品などとの熱膨張差をコイルスプリングの伸縮により吸収して、金属製支持部品との変形の不適合を解消することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３１７５７７号

しかしながら、ノズルセグメントにおける外周部のフランジの近傍箇所は、前記フランジの保持機構を設けるための十分なスペースをとることが容易でないことから、各ノズルセグメントのフランジを支持部品に押さえ付けるコイルスプリングとして小型のものしか採用することができないので、複数のノズルセグメントからなるタービンノズルを保持するための保持力を十分に確保することが難しい。

本発明は、前記従来の課題に鑑みてなされたもので、タービンノズルを、これの上流側の遷移ダクトと共にハウジングに支持することにより、支持機構を配設するためのスペースの制約を解消して、大きなばね力の付与による十分な保持力で安定に支持することができる支持構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係るタービンノズルの支持構造は、ガスタービンにおけるタービンの入口側に配置されるセラミック製のタービンノズルを前記ガスタービンのハウジングに支持する構造であって、前記タービンノズルに形成された径方向外方に突出する外側フランジと、前記タービンノズルに形成された径方向内方に突出する内側フランジと、燃焼器からの燃焼ガスを前記タービンノズルに導く遷移ダクトを前記ハウジングに支持するダクトサポートと、前記遷移ダクトの後端に設けた取付フランジと前記外側フランジおよび前記内側フランジとをばね力により突き合わせた状態で前記ハウジングに支持する支持機構とを備えている。

このタービンノズルの支持構造によれば、遷移ダクトの後端の取付フランジとタービンノズルの外側フランジおよび内側フランジとをばね力で突き合わせることにより、タービンノズルを遷移ダクトと合わせてハウジングに支持するので、ばね力を付与するためのばね体を有する支持機構は、タービンノズルの上流側の遷移ダクトの近傍の広いスペースに設けられる。したがって、支持機構を配設するためのスペースの制約が解消されるので、大きなばね体を用いて強い押圧力を付与できるから、タービンノズルを遷移ダクトと共にハウジングに安定して支持できる。しかも、遷移ダクトの取付フランジとタービンノズルの外側フランジおよび内側フランジとは、ばね力により突き合わされて密着状態となるので、遷移ダクトとタービンノズルとの間からの空気漏れを確実に防止することができる利点がある。

また、タービンノズルは耐熱性に優れたセラミック製としたので、高いタービン入口温度を実現して、ガスタービンの高効率化、低公害化および長寿命化を実現できる。しかも、セラミック製タービンノズルは、これに隣接する金属製支持部品などとの熱膨張差が支持機構のばね体の伸縮により吸収されることから、金属製支持部品の熱変形による影響を受け難いので、金属製支持部品との変形の不適合による損傷の発生が防止される。

本発明の好ましい実施形態では、前記支持機構が、前記ダクトサポートの支持部との間で、前記取付フランジと前記外側フランジおよび前記内側フランジとを挟持する支持片と、前記ハウジングおよび前記支持片に挿通された棒材と、この棒材の外周に装着されたばね体と、前記棒材の先端部に装着されて前記支持片との間で前記ばね体を圧縮するばね受け材とを備えている。この構成によれば、遷移ダクトの取付フランジと外側フランジおよび内側フランジとに、ばね受け部材と支持片との間で圧縮したばね体のばね力を、棒材を介して互いに圧接させる方向に効果的に付与できるので、遷移ダクトの取付フランジと外側フランジおよび内側フランジとを、確実に密着させた状態でハウジングの一部であるダクトサポートに支持することができるとともに、遷移ダクトとタービンノズルとの間からの空気漏れを一層確実に防止できる。

本発明の好ましい他の実施形態では、前記タービンノズルが周方向に分割された複数のノズルセグメントにより形成され、複数の前記ノズルセグメントからなるセグメント群の周方向の両外側に位置する前記ノズルセグメントの前記外側フランジに係合部が設けられ、前記ダクトサポートに前記係合部に係合して前記セグメント群の周方向の位置決めを行うストッパ部が設けられている。この構成によれば、タービンノズルが分割型セグメント構造になっているので、熱応力や製造技術上の問題などから一体化構造とすることが困難な中型または大型のガスタービンに採用することができる。また、複数のノズルセグメントからなるセグメント群の周方向における両外側の二つのノズルセグメントの係合部とダクトサポートのストッパ部との係合により、ノズルセグメント群の全てのノズルセグメントの周方向の位置決めがなされるので、各ノズルセグメントの周方向の位置決めを個々に行う場合に比較して、構成を簡略化できる。

本発明のタービンノズルの支持構造によれば、タービンノズルを遷移ダクトと合わせてハウジングに支持するので、タービンノズルの支持機構を、タービンノズルの上流側の遷移ダクトの近傍の広いスペースに設けることができる。これにより、スペースの制約が解消されるのに伴い大きなばね体を用いて強い押圧力を付与することによって、タービンノズルを遷移ダクトと共にハウジングに安定して支持できる。しかも、狭いスペースに設けられるために複雑化していた従来のタービンノズルのみを支持する支持機構と比較して、構造を簡略化できる。また、遷移ダクトの取付フランジとタービンノズルの外側フランジおよび内側フランジとが、ばね力により突き合わされるので、遷移ダクトとタービンノズルとの間からの空気漏れを防止できる。さらに、タービンノズルをセラミック製としたので、高いタービン入口温度を実現して高効率化、低公害化および長寿命化を図ったガスタービンとしながら、セラミック製タービンノズルが、金属製支持部品による複雑な支持機構で支持されていないので、隣接する金属製支持部品との変形の不適合により損傷するのを防止できる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るタービンノズルの支持構造を適用したガスタービン１を示す一部破断した側面図である。同図において、ガスタービン１は、圧縮機２で空気ＩＡを圧縮して燃焼器３に導くとともに、ガスまたは液体燃料Ｆを、燃焼器３内に噴射して燃焼させ、その高温高圧の燃焼ガスＧのエネルギによりタービン４を駆動する構成になっている。このタービン４は圧縮機２を駆動するとともに、例えば発電機（図示せず）のような負荷を駆動する。

前記圧縮機２として、軸流圧縮機を備えたガスタービン１を例示してある。この軸流圧縮機２は、回転軸１２の外周面に配置された多数個の動翼１３と、ハウジング１４の内周面に複数段に配置された静翼１５との組合せにより、吸気ダクト１６から吸入した空気ＩＡを圧縮して、その圧縮空気Ａを環状に形成された車室１７に送給する。

燃焼器３は、環状の車室１７に、その周方向に沿って複数個（例えば６個）が等間隔で配置されており、車室１７に送給された圧縮空気Ａが、矢印ａ，ｂで示すように、燃焼筒２１内の燃焼室２２に導入される。一方、燃焼器３の燃料ノズル２３から燃料Ｆが燃焼室２２内に噴射され、この燃料Ｆが圧縮空気Ａと混合されて燃焼し、その高温高圧の燃焼ガスＧが、燃焼筒２１の下流側（燃焼ガスＧの流れ方向の下流側）に接続された遷移ダクト２６を通って、タービンノズル７からタービン４内に流入する。

図２は、図１のII−II線から見た前記タービンノズル７および図１のダクトサポートの相対位置を示す拡大図である。タービンノズル７は、図６に示す周方向Ｑに分割された複数（この実施形態において３６個）のセラミック製ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃを周知の連結構造により相互に連結して環状に構成され、図１のタービン４の第１段タービン動翼の入口側に配置される。このノズルセグメント８Ａ〜８Ｃは、各６個ずつを一つのグループとして組み合わせてセグメント群２４に構成されており、その６個のうちの周方向の両外側に位置するノズルセグメント８Ｂ，８Ｃを除く他の４つのノズルセグメント８Ａは、同一形状のものが共通に用いられている。

すなわち、図６（ａ）に示すように、共通のノズルセグメント８Ａは、翼部９の径方向Ｒの両端部に外周壁部１０および内周壁部１１が一体形成され、さらに、外周壁部１０の上流側の前端部からは径方向Ｒの外方に向け外側フランジ２０が一体に突設されているとともに、内周壁部１１の前端部からも径方向Ｒの内方に向け内側フランジ１９が一体に突設されている。さらに、外周壁部１１の前後方向のほぼ中央部分からは補助フランジ１８が径方向Ｒの外方に向け一体に突設されている。セグメント群２４の周方向Ｑの左端に位置するノズルセグメント８Ｂは、同図（ｂ）に示すように、外側フランジ２０の左端に切欠き状の係合部２０ａが形成され、周方向Ｑの右端に位置するノズルセグメント８Ｃは、同図（ｃ）に示すように、外側フランジ２０の右端に切欠き状の係合部２０ｂが形成されており、その他の形状は共通のノズルセグメント８Ａと同じである。

前記セグメント群２４は、図１の前記遷移ダクト２６が後述のダクトカバーを介して支持される図２のダクトサポート２８の周方向の両端に突設されたストッパ部２８ａ，２８ｂが、図４にも示すように、前記係合部２０ａ，２０ｂに嵌まり込む状態で係合することにより、セグメント群２４の６つのノズルセグメント８Ａ〜８Ｃが、両ストッパ部２８ａ，２８ｂの範囲内で周方向Ｑの位置決めが一括してなされている。このように、ダクトサポート２８は、環状体を周方向Ｑに６分割したものであって、３６個のノズルセグメント８Ａ〜８Ｃの６個当たり１つ設けられている。

つぎに、前記タービンノズル７の支持構造について説明する。図３は図２のII−II線に沿って切断した要部の縦断面図であり、同図において、タービンノズル７を支持するための金属製ノズルサポート２７は、ハウジング１４に支持されてハウジング１４の一部を形成しており、径方向Ｒに２分割された構造を有している。一方、前記遷移ダクト２６の上流側は、ダクトカバー２９および連結支持部材３０Ａ，３０Ｂを介して図２にも示したダクトサポート２８に連結して支持されており、このダクトサポート２８が、図３のノズルサポート２７にボルト３１，３２により固定されている。すなわち、遷移ダクト２６の上流側は、ダクトカバー２９、連結支持部材３０Ａ，３０Ｂおよびダクトサポート２８を介して、ノズルサポート２７に支持されている。ダクトカバー２９は遷移ダクト２６の外面の主要部分を覆う筒状の金属製部材である。

図５に示すように、前記遷移ダクト２６は、上流側（図の奥側）が円形の開口を有して燃焼器３に連結され、下流側（図の手前側）の端部（遷移ダクト２６の後端）に、タービンノズル７における６個のノズルセグメント８Ａ〜８Ｃからなるセグメント群２４（図２）に対応する円弧状の下流端出口２６ｂが形成されている。この下流端出口２６ｂの外周縁部と内周縁部には、外側取付フランジ２６ｃおよび内側取付フランジ２６ｄがそれぞれ設けられている。

６個のノズルセグメント８Ａ〜８Ｃからなるセグメント群２４は、遷移ダクト２６の下流端出口２６ｂに対向する配置とされて、図３に示すように、外側フランジ２０が遷移ダクト２６の外側取付フランジ２６ｃに、内側フランジ１９が遷移ダクト２６の内側取付フランジに、それぞれ重合状態に突き合わされて、ダクトサポート２８の外側支持部２８ｃおよび内側支持部２８ｄにそれぞれ当接されている。

前記両支持部２８ｃ，２８ｄは、図２に示すように、セグメント群２４の６個のノズルセグメント８Ａ〜８ｃにおける外側フランジ２０および内側フランジ１９にそれぞれ個々に対応して設けられている。また、ダクトサポート２８における外側支持部２８ｃの外方側の前面および内側支持部２８ｄの内方側の前面には、円弧状の外側凹所２８ｅおよび内側凹所２８ｆが形成されているとともに、各凹所２８ｅ，２８ｆにはそれぞれ２つずつの挿通孔２８ｇが設けられている。

前記ダクトサポート２８の外側凹所２８ｅには６分割された円弧状の外側支持片３３が取り付けられ、図３に示すように、この外側支持片３３の円周の支持突片部３３ａとダクトサポート２８の外側支持部２８ｃとの間で、外側フランジ２０と遷移ダクト２６の外側取付フランジ２６ｃとが重合状態で挟持されている。一方、前記ダクトサポート２９の内側凹所２８ｆには６分割された円弧状の内側支持片３４が取り付けられ、この内側支持片３４の支持突片部３４ａとダクトサポート２８の内側支持部２８ｄとの間で、内側フランジ１９と遷移ダクト２６の内側取付フランジ２６ｄとが重合状態で挟持されている。こうして、セグメント群２４の上流端部および遷移ダクト２６の下流端部がダクトサポート２８に支持されている。

さらに、ダクトサポート２８の各挿通孔２８ｇおよび両支持片３３，３４の各々の挿通孔３３ｂ，３４ｂには、ボルトからなる棒材３７がダクトサポート２８の後側から挿通され、その各棒材３７の外周には、コイルスプリングからなるばね体３８およびぼね受け材３９がこの順序で装着されているとともに、棒材３７の先端のねじ部にナットからなる締結部材４０を螺合することにより、前記ばね体３８が、各支持片３３，３４とばね受け材３９との間で圧縮されている。この圧縮されたばね体３８のばね力により、ダクトサポート２８と外側支持片３３との間で、ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃの外側フランジ２０と遷移ダクト２６の外側取付フランジ２６ｃとが互いに圧接されて密着し、かつ、ダクトサポート２８と内側支持片３４との間で、内側フランジ１９と内側取付フランジ２６ｄとが互いに圧接されて密着している。

すなわち、セグメント群２４を構成する各６個のノズルセグメント８Ａ〜８Ｃは、各々の外側フランジ２０および内側フランジ１９が遷移ダクト２６の外側および内側の取付フランジ２６ｃ，２６ｄにばね体３８のばね力で圧接されることにより、遷移ダクト２６の下流端に連結されて合体され、遷移ダクト２６を支持するダクトサポート２８を介してハウジング１４の一部であるノズルサポート２７に支持されている。各ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃはセグメント群２４ごとに支持されており、その支持には、６分割された円弧状の外側および内側支持片３３，３４と、外側および内側各２個ずつ合計４個のばね体３８とが割り当てられている。

したがって、ダクトサポート２８の両支持部２８ｃ，２８ｄ、両支持片３３，３４、棒材３７、ばね体３８、ばね受け部材３９および締結部材４０が、ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃを遷移ダクト２６と合体してノズルサポート２７に支持させる支持機構４１を構成している。こうして、各ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃは、図２で説明したセグメント群２４の周方向Ｑの両端のノズルセグメント８Ｂ，８Ｃの係合部２０ａ，２０ｂと、ダクトサポート２８のストッパ部２８ａ，２８ｂとの係合によって周方向Ｑにおいてセグメント群２４として位置決めされているとともに、図３に示すガスタービン１の軸方向Ｐへは、ばね体３８の伸縮によって移動自在とされている。

さらに、各ノズルセグメント８の内周部は以下のような構造で支持されている。すなわち、内周壁部１１の軸方向の中間部は、セラミック製のシール部材４２およびセラミックばね４３を介して、インナハウジング５０に固定された金属製のばね受け部材４４に支持されている。ばね受け部材４４は、タービン軸心Ｃ（図１）の回りにリング状に形成され、インナハウジング５０に固定されている。そのばね受け部材４４には、シール部材４２およびセラミックばね４３をばね受け部材４４との間に挟むようにして保持する保持体４７が固定されている。インナハウジング５０は、外側のハウジング１４に連結されている。

また、前記遷移ダクト２６の上流側は以下のような構造でダクトカバー２９に支持されている。すなわち、遷移ダクト２６の上流側は、ダクトカバー２９のフランジ状の連結部２９ｂに、コイルスプリング４８、コイルスプリング４８に挿通されたボルト４９、ボルト４９の先端部に螺合されたナット５１を介して、ダクトカバー２９に、軸方向に移動自在に支持されている。

上記構成の支持構造では、ハウジング１４のノズルサポート２７に支持される遷移ダクト２６の後端に取付フランジ２６ｃ，２６ｄを設けて、この取付フランジ２６ｃ，２６ｄとタービンノズル７の外側フランジ２０および内側フランジ１９とを突き合わせた状態で、ばね体３８のばね力により互いに圧接して密着させることにより、タービンノズル７を遷移ダクト２６と一体化してハウジング１４のノズルサボート２７に支持させるようにしたので、ばね力を付与するためのばね体３８を有する支持機構４１は、タービンノズル７の上流側の遷移ダクト２６における下流端近傍の広いスペースに位置することになる。したがって、支持機構４１を配設するためのスペースの制約が解消されるので、大きなばね体３８を用いて強い保持力を付与することが可能となる。これにより、タービンノズル７を、周辺から作用する励振力、例えば隣接する周辺部品の振動や燃焼ガスＧの振動に起因する励振力、あるいは後段のタービン翼からの気流を介しての励振力に抗して、振動することなく安定して支持することができる。

しかも、遷移ダクト２６の取付フランジ２６ｃ，２６ｄとタービンノズル７の外側フランジ２０および内側フランジ１９とは、比較的大きなばね体３８のばね力により突き合わされて密着状態となるので、遷移ダクト２６とタービンノズル７との間からの空気漏れを、専用の空気漏れ部材を別途設けることなしに、防止することができる。

また、タービンノズル７は耐熱性に優れたセラミック製としたので、高いタービン入口温度を実現して、ガスタービン１の高効率化、低公害化および長寿命化を実現できる。しかも、セラミック製タービンノズル７は、セラミック製の遷移ダクト２６に連結されていることから、金属製支持部品による複雑な支持機構を用いる場合と比較して、セラミックと金属との熱膨張差に起因して金属製支持部品の熱変形による影響を受けにくい。

また、タービンノズル７の外側フランジ２０および内側フランジ１９と遷移ダクト２６の取付フランジ２６ｃ，２６ｄとを重合状態でノズルサポート２７に支持する支持機構４１は、ばね体３８のばね力によって支持力を発揮するから、金属製のダクトサポート２８、外側支持片３３および内側支持片３４の大きな変形が吸収されて、セラミック製のタービンノズル７の両フランジ２０，１９および遷移ダクト２６の両取付フランジ２６ｃ，２６ｄに、熱変形の不適合による損傷が発生するのを抑制できる。

さらに、タービンノズル７が分割型セグメント構造になっているので、熱応力や製造技術上の問題などから一体化構造とすることが困難な中型または大型のガスタービンに採用することができる。また、複数のノズルセグメント８Ａ〜８Ｃからなるセグメント群２４の周方向Ｑにおける両外側の二つのノズルセグメント８Ｂ，８Ｂの外側フランジ２０の係合部２０ａ，２０ｂとダクトサポート２８のストッパ部２８ａ，２８ｂとの係合により、両ストッパ部２８ａ，２８ｂの間の範囲内でセグメント群２４の全てのノズルセグメント８Ａ〜８Ｃの周方向Ｑの位置決めがなされるので、従来のように各ノズルセグメントの周方向の位置決めをノズルセグメントごとに個々に行う場合と比較して、構成を簡略化できるとともに、以下に説明するように、コストダウンを達成することができる。

すなわち、従来では、ノズルセグメントごとに個々に周方向の位置決めを行うために、図６（ａ）に２点鎖線Ｔで示すように、セラミック製のノズルセグメントの軸方向の中央部において周方向Ｑの全体に延びる形状に形成したフランジの両側をそれぞれ削除して係合部を設ける際に、これがセラミック製であることから、形成後のフランジの周方向の両端部をダイヤモンドなどにより研磨する手段で削除しなければならず、加工費が増大する。これに対し、前記支持構造では、６個のノズルセグメント８Ａ〜８Ｃのうちの両側の２個に係合部２０ａ，２０ｂを形成するだけであるから、ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃの加工費を従来に比べて低減できる。

また、図３の各ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃごとに対応して、計４個のばね体３８を有する支持機構４１を個々に設けているので、各ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃの外側フランジ２０および内側フランジ１９を、個々に付与するばね力でノズルサポート２７およびインナハウジング５０に押し付けて支持しているから、タービンノズル７の全体を周方向Ｑに対して均等に支持することができる。

なお、図示を省略しているが、ノズルセグメント８Ａ〜８Ｃの外側および内側フランジ２０，１９を押圧するダクトサポート２８の支持部２８ｃ，２８ｄの押圧部を図３に示す縦断面において円弧状となる円筒面形状として線接触で、または球面形状として点接触で押圧するようにすれば、ノズルセグメント８が正常な姿勢からずれて前後に傾いても、外側および内側フランジ２０，１９上の接触位置がほとんど変化しないので、面接触の場合と異なり、外側および内側フランジ２０，１９に片当たりして押圧点がずれることがなく、安定してノズルセグメント８Ａ〜８Ｃ、つまりタービンノズル７を支持できる。

本発明の一実施形態に係るタービンノズルの支持構造を適用したガスタービンを示す一部破断した側面図である。図１のII−II線から見た前記タービンノズルの支持構造を示す正面図である。図２のII−II線に沿って切断した縦断面図である。図２のIV−IV線に沿って切断した要部の縦断面図である。同上のガスタービンにおける遷移ダクトを示す背面図である。（ａ）〜（ｃ）は同上の支持機構における異なるノズルセグメントを示す斜視図である。

符号の説明

１ガスタービン
２燃焼器
４タービン
７タービンノズル
８Ａ〜８Ｃノズルセグメント
１９内側フランジ
２０外側フランジ
２０，２０ｂ係合部
２４セグメント群
２６遷移ダクト
２６ｃ，２６ｄ取付フランジ
２７ノズルサポート（ハウジング）
２８ダクトサポート
２８ａ，２８ｂストッパ部
２８ｃ，２８ｄ支持部
３３，３４支持片
３７棒材
３８ばね体
４４ばね受け部材

Claims

ガスタービンにおけるタービンの入口側に配置されるセラミック製のタービンノズルを前記ガスタービンのハウジングに支持する構造であって、
前記タービンノズルに形成された径方向外方に突出する外側フランジと、
前記タービンノズルに形成された径方向内方に突出する内側フランジと、
燃焼器からの燃焼ガスを前記タービンノズルに導く遷移ダクトを前記ハウジングに支持するダクトサポートと、
前記遷移ダクトの後端に設けた取付フランジと前記外側フランジおよび前記内側フランジとをばね力により突き合わせた状態で前記ハウジングに支持する支持機構とを備えているタービンノズルの支持構造。
請求項１において、前記支持機構は、前記ダクトサポートの支持部との間で、前記取付フランジと前記外側フランジおよび前記内側フランジとを挟持する支持片と、前記ハウジングおよび前記支持片に挿通された棒材と、この棒材の外周に装着されたばね体と、前記棒材の先端部に装着されて前記支持片との間で前記ばね体を圧縮するばね受け材とを備えているタービンノズルの支持構造。
請求項１または２において、前記タービンノズルが周方向に分割された複数のノズルセグメントにより形成され、複数の前記ノズルセグメントからなるセグメント群の周方向の両外側に位置する前記ノズルセグメントの前記外側フランジに係合部が設けられ、前記ダクトサポートに前記係合部に係合して前記セグメント群の周方向の位置決めを行うストッパ部が設けられているタービンノズルの支持構造。