CN109073222A - 压缩机扩散器及燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够降低从压缩机向燃烧筒供给的压缩空气的压力损失的压缩机扩散器。在压缩机扩散器(5)中，一端(51)与压缩机(1)的出口(16)连接，另一端(52)与一个燃烧筒(21)的供气口(24)连接，一端(51)形成为包含以涡轮轴(4)为中心的双重圆弧部(51a)在内的开口形状，另一端(52)形成为与燃烧筒(21)的筒型对应的开口形状，压缩机扩散器从一端(51)到另一端(52)连续且沿着涡轮轴(4)的延伸方向配置。

Description

压缩机扩散器及燃气轮机
技术领域
本发明涉及压缩机扩散器及燃气轮机。
背景技术
通常的燃气轮机具备：生成压缩空气的压缩机；使用由压缩机生成的压缩空气来生成燃烧气体的燃烧器；以及利用由燃烧器生成的燃烧气体来进行旋转驱动的涡轮。另外，在上述燃气轮机中，将由压缩机压缩后的压缩空气经由在旋转轴的周围形成的机室而供给至在燃烧器中在旋转轴的周围配置有多个的各燃烧筒。另外，在压缩机的出口侧通常设置有用于将压缩空气的动压转换成静压的扩散器(压缩机扩散器)。该扩散器形成为流路截面积朝向机室侧而渐渐扩大，从而将流入到机室的压缩空气的动压转换成静压(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-185539号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所示那样的燃气轮机中，由压缩机生成的压缩空气从扩散器沿着旋转轴朝向涡轮侧流入到机室，但之后在机室内朝向压缩机侧翻转，再在燃烧器入口翻转而向燃烧筒内供给。这样，压缩空气一边在机室内翻转一边向燃烧筒供给，在每次翻转时，压力损失增大。另外，在专利文献1所示那样的燃气轮机中，由压缩机生成的压缩空气在机室内急剧扩大，因此压力损失增大。因此，主要是驱动涡轮进行旋转的效率和由压缩空气进行冷却的冷却效率下降，进而使燃气轮机整体的效率下降。
本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供一种能够降低从压缩机向燃烧筒供给的压缩空气的压力损失的压缩机扩散器及燃气轮机。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明的一方案的压缩机扩散器设置在筒型的燃烧筒与压缩机之间，该筒型的燃烧筒在旋转轴的周围配置有多个且向涡轮供给燃烧气体，该压缩机以所述旋转轴为中心进行旋转而生成压缩空气，其中，所述压缩机扩散器以一端与所述压缩机的出口连接且另一端与一个所述燃烧筒的供气口连接的方式，将所述一端形成为包含以所述旋转轴为中心的双重圆弧部在内的开口形状，将所述另一端形成为与一个所述燃烧筒的筒型匹配的开口形状，所述压缩机扩散器从所述一端到所述另一端连续且沿着所述旋转轴的延伸方向配置。
根据该压缩机扩散器，将压缩机生成的压缩空气向燃烧器的各燃烧筒直接供给。因此，与使压缩机生成的压缩空气流向机室的结构相比，能够不产生压缩空气的翻转且抑制急剧扩大，因此，降低压缩空气的压力损失。其结果是，能够降低从压缩机向燃烧筒供给的压缩空气的压力损失。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，所述压缩机扩散器具有所述一端形成为一个环状且所述另一端形成为双重环状的型芯构件。
根据该压缩机扩散器，通过具有一端形成为一个环状且另一端形成为双重环状的型芯构件，从而使向燃烧筒供给的压缩空气的流动与燃烧筒的筒型匹配地成为环状。因此，能调整压缩空气相对于燃烧筒的供给分布。其结果是，能够提高燃烧筒的燃烧效率。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，所述压缩机扩散器具有从所述一端到所述另一端连续且分割形成为两个通路的分割构件。
根据该压缩机扩散器，通过具有从一端到另一端连续且分割形成为两个空气通路的分割构件，从而与不分割空气通路的情况相比，一个空气通路的扩大角度变小，因此，能够降低压力损失。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，在所述一端与所述另一端中的至少一方设置有抽出压缩空气的抽气部。
根据该压缩机扩散器，在从一端抽出压缩空气的情况下，在一端的外周缘，成为压缩机扩散器内的压缩空气的速度低的分布，但由于取出该速度低的压缩空气，因此能够降低压力损失。另外，在从另一端抽出压缩空气的情况下，由于取出压力更高的压缩空气，因此能够进行高压部的冷却。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，将在所述压缩机的出口设置的静叶配置于所述一端侧的内部，将该一端侧的沿涡轮周向分割流路的涡轮径向的侧壁形成为与所述静叶的形状匹配。
根据该压缩机扩散器，能够抑制沿着侧壁流动的压缩空气的流动紊乱而降低压缩空气的压力损失。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，使所述一端的侧端部与在所述压缩机的出口设置的静叶的后端一致。
根据该压缩机扩散器，能够抑制从侧端部朝向另一端流动的压缩空气的流动紊乱而降低压缩空气的压力损失。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，所述另一端被插入到所述燃烧筒，所述一端经由安装凸缘而安装于所述压缩机的出口侧。
根据该压缩机扩散器，能够通过将另一端插入燃烧筒且将安装凸缘安装于压缩机的出口侧来进行固定。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，所述另一端侧与所述燃烧筒形成为一体，所述一端经由安装凸缘而安装于所述压缩机的出口侧。
根据该压缩机扩散器，另一端与燃烧筒为一体，因此，能够通过将安装凸缘安装于压缩机的出口侧而与燃烧筒一起固定。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，所述压缩机扩散器以将所述另一端插入所述燃烧筒且使所述一端与所述压缩机的出口对接的方式，经由支承构件而安装于配置有所述燃烧筒的机室。
根据该压缩机扩散器，能够以将另一端插入燃烧筒且使一端与压缩机的出口对接的方式经由支承构件固定于机室内。
另外，在本发明的一方案的压缩机扩散器中，优选的是，所述压缩机扩散器以所述另一端侧与所述燃烧筒形成为一体且使所述一端与所述压缩机的出口对接的方式，经由支承构件而安装于配置有所述燃烧筒的机室。
根据该压缩机扩散器，另一端与燃烧筒为一体，因此，能够以使一端与压缩机的出口对接的方式经由支承构件固定于机室内。
为了实现上述目的，本发明的一方案的燃气轮机具备：以旋转轴为中心而设置的涡轮；在所述旋转轴的周围配置有多个且向所述涡轮供给燃烧气体的筒型的燃烧筒；以所述旋转轴为中心进行旋转而生成压缩空气的压缩机；以及上述任一个压缩机扩散器。
根据该燃气轮机，能够降低从压缩机向燃烧筒供给的压缩空气的压力损失。其结果是，通过主要因压力损失降低而引起的压缩机动力的下降，能够提高燃气轮机整体的效率。
发明效果
根据本发明，能够降低从压缩机向燃烧筒供给的压缩空气的压力损失。
附图说明
图1是本发明的实施方式的燃气轮机的概要结构图。
图2是示出本发明的实施方式1的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
图3是本发明的实施方式1的压缩机扩散器的立体图。
图4是本发明的实施方式1的压缩机扩散器的涡轮径向视图。
图5是示出本发明的实施方式2的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
图6是本发明的实施方式2的压缩机扩散器的立体图。
图7是示出本发明的实施方式3的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
图8是本发明的实施方式3的压缩机扩散器的立体图。
图9是本发明的实施方式3的压缩机扩散器的一端面图。
图10是本发明的实施方式3的压缩机扩散器的涡轮轴向的中途端面图。
图11是本发明的实施方式3的压缩机扩散器的另一端面图。
图12是示出本发明的实施方式4的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
图13是本发明的实施方式5的压缩机扩散器的涡轮径向视图。
图14是本发明的实施方式5的压缩机扩散器的涡轮径向视图。
图15是示出本发明的实施方式6的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
图16是示出本发明的实施方式6的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
图17是示出本发明的实施方式6的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式详细进行说明。需要说明的是，不通过该实施方式来限定本发明。另外，在下述实施方式的构成要素中包含本领域技术人员能够且容易置换的构成要素或者实质上相同的构成要素。
[实施方式1]
图1是本实施方式的燃气轮机的概要结构图。
如图1所示，燃气轮机10具备压缩机1、燃烧器2及涡轮3。该燃气轮机10在压缩机1、燃烧器2及涡轮3的中心部以贯穿的方式配置有作为旋转轴的涡轮轴4。压缩机1、燃烧器2及涡轮3沿着涡轮轴4的轴心C，从空气流动的前侧朝向后侧依次排列地设置。需要说明的是，在以下的说明中，涡轮轴向是指与轴心C平行的方向，涡轮周向是指以轴心C为中心的环绕方向，涡轮径向是指与轴心C正交的方向。
压缩机1对空气进行压缩而形成压缩空气。压缩机1在具有取入空气的空气取入口11的圆筒形状的压缩机壳体12内设置有压缩机静叶13及压缩机动叶14。压缩机静叶13安装于压缩机壳体12侧且在涡轮周向上排列设置有多个。另外，压缩机动叶14安装于涡轮轴4侧且在以涡轮轴4为中心的涡轮周向上排列设置有多个。这些压缩机静叶13与压缩机动叶14沿着涡轮轴向交替地设置。
燃烧器2通过向由压缩机1压缩后的压缩空气供给燃料而生成高温/高压的燃烧气体。燃烧器2具有：使压缩空气与燃料混合而燃烧的燃烧筒21；以及将燃烧气体从燃烧筒21向涡轮3引导的尾筒22。燃烧筒21在形成机室R的圆筒形状的燃烧器壳体23内在以涡轮轴4为中心的涡轮周向上排列设置有多个(例如16个)。另外，燃烧筒21经由压缩机扩散器5而与压缩机1连接。压缩机扩散器5是形成将来自压缩机1的压缩空气向燃烧筒21引导的空气通路的筒体，详细后述。
涡轮3利用由燃烧器2燃烧后的燃烧气体产生旋转动力。涡轮3在圆筒形状的涡轮壳体31内设置有涡轮静叶32及涡轮动叶33。涡轮静叶32安装于涡轮壳体31侧且在涡轮周向上排列设置有多个。另外，涡轮动叶33安装于涡轮轴4侧且在涡轮周向上排列设置有多个。这些涡轮静叶32与涡轮动叶33沿着涡轮轴向交替地设置。另外，在涡轮壳体31的后侧，设置有具有与涡轮3连续的排气扩散器34a的排气室34。
就涡轮轴4而言，压缩机1侧的端部被轴承部41支承，排气室34侧的端部被轴承部42支承，且设置为以轴心C为中心而旋转自如。而且，在涡轮轴4的压缩机1侧的端部连结有发电机的驱动轴，对此未明确图示。
在这样的燃气轮机10中，从压缩机1的空气取入口11取入的空气通过多个压缩机静叶13和压缩机动叶14而被压缩，从而成为高温/高压的压缩空气。在燃烧器2中，向该压缩空气混合燃料并使它们燃烧，从而生成高温/高压的燃烧气体。然后，该燃烧气体通过涡轮3的涡轮静叶32与涡轮动叶33，从而驱动涡轮轴4进行旋转，通过向与该涡轮轴4连结的发电机赋予旋转动力而进行发电。然后，驱动涡轮轴4进行旋转后的废气经由排气室34的排气扩散器34a而作为废气释放到大气中。
图2是示出本实施方式的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。图3是本实施方式的压缩机扩散器的立体图。图4是本实施方式的压缩机扩散器的涡轮径向视图。
如图2所示，压缩机扩散器5形成为筒状，一端51与压缩机1中的出口16连接，另一端52与燃烧器2中的燃烧筒21的供气口24连接，通过将压缩机1与燃烧器2相连，从而形成将来自压缩机1的压缩空气向燃烧筒21引导的空气通路。
这里，如上所述，压缩机1在圆筒形状的压缩机壳体12内沿涡轮周向排列设置有多个压缩机静叶13及压缩机动叶14。因此，压缩机1的出口16形成为以涡轮轴4为中心的圆环状。
另外，如上所述，燃烧器2的燃烧筒21在圆筒形状的燃烧器壳体23内沿涡轮周向排列设置有多个(例如16个)。如图2所示，各燃烧筒21形成为筒型，在其内部的中心配置有引燃烧嘴21A。另外，燃烧筒21沿着其内周面以包围引燃烧嘴21A的方式配置有多个主烧嘴21B。引燃烧嘴21A由支承于燃烧筒21的引燃锥状件21Aa和配置在引燃锥状件21Aa的内部的引燃喷嘴21Ab构成。另外，各主烧嘴21B由主喷嘴21Ba和设置在主喷嘴21Ba的外周部的回旋叶片(旋流叶片)21Bb构成。另外，燃烧筒21的未图示的引燃燃料线与引燃喷嘴21Ab连结，未图示的主燃烧线与各主喷嘴21Ba连结。另外，燃烧筒21利用包围引燃烧嘴21A的内筒21C，在该内筒21C的内侧形成向引燃烧嘴21A侧输送压缩空气的流路，在内筒21C的外侧形成向主烧嘴21B侧输送压缩空气的流路。该燃烧筒21的筒型的轴沿着涡轮轴向配置，供气口24成为筒型的开口部，将该供气口24朝向压缩机1的出口16侧配置。该燃烧筒21在高温/高压的压缩空气的空气流从供气口24向内部流入时，将该压缩空气与从主烧嘴21B喷射出的燃料混合，成为预混合气体的回旋流。另外，压缩空气与从引燃烧嘴21A喷射出的燃料混合，被未图示的火种点火而燃烧，成为燃烧气体后向燃烧筒21内喷出。此时，燃烧气体的一部分在燃烧筒21内伴随着火焰以向周围扩散的方式喷出，由此，被从各主烧嘴21B流入到燃烧筒21内的预混合气体点火而燃烧。即，利用由从引燃烧嘴21A喷射出的引燃燃料产生的扩散火焰，能够进行保焰，该保焰用于进行来自主烧嘴21B的稀薄预混合燃料的稳定燃烧。
就这样的将压缩机1与燃烧筒21相连的压缩机扩散器5而言，由于燃烧筒21在涡轮周向上排列设置有多个，因此，压缩机扩散器5为了与各燃烧筒21连接而在涡轮周向上排列设置有与各燃烧筒21的数量相应的相同数量。而且，由于压缩机1的出口16形成为圆环状，因此，压缩机扩散器5的与该出口16连接的一端51形成为与将压缩机1的出口16的圆环状按照燃烧筒21的数量分割而成的形状相匹配。具体而言，如图3所示，形成为包括双重圆弧部51a和侧端部51b在内的成为扇型的一部分的大致矩形状的一个环状的开口形状，该双重圆弧部51a沿着以涡轮轴4为中心的涡轮周向而设置，该侧端部51b以将双重圆弧部51a的两侧相连的方式将压缩机1的出口16的圆环状按照燃烧筒21的数量而分割。另外，压缩机扩散器5的与形成为筒型的燃烧筒21的供气口24连接的另一端52与一个燃烧筒21的筒型匹配地形成为圆形状的一个环状的开口形状。而且，压缩机扩散器5形成为从一端51到另一端52沿着涡轮轴向连续，且从形成扇型的一部分的大致矩形状变化为圆形状的筒形状。
另外，压缩机1的出口16为了对空气进行压缩而形成得比入口侧窄，燃烧筒21的供气口24为了供给足够流量的压缩空气而形成得比较大，因此，如图3所示，在压缩机扩散器5中，压缩机1侧的一端51的双重圆弧部51a成为与压缩机1的出口16的尺寸近似的涡轮径向尺寸H1，燃烧筒21侧的另一端52成为与燃烧筒21的筒型的直径近似的涡轮径向尺寸H2。而且，另一端52的涡轮径向尺寸H2形成得比一端51的涡轮径向尺寸H1大。另一方面，由于压缩机1的出口16呈圆环状连续地形成，燃烧筒21在涡轮周向上排列设置有多个且供气口24形成为筒型的开口部，因此，如图4所示，在压缩机扩散器5中，压缩机1侧的一端51成为将压缩机1的出口16的圆环状按照燃烧筒21的数量分割而成的涡轮周向尺寸D1，燃烧筒21侧的另一端52成为与燃烧筒21的筒型的直径近似的涡轮周向尺寸D2。而且，另一端52的涡轮周向尺寸D2形成得比一端51的涡轮周向尺寸D1小。在该涡轮径向尺寸H1、H2及涡轮周向尺寸D1、D2的关系中，压缩机扩散器5以涡轮径向剖面的通路截面积从一端51朝向另一端52逐渐变大的方式形成。即，本实施方式的压缩机扩散器5将压缩机1生成的压缩空气的动压转换成静压而向燃烧器2的燃烧筒21供给。
这样，本实施方式的压缩机扩散器5以一端51与压缩机1的出口16连接且另一端52与一个燃烧筒21的供气口24连接的方式，将一端51形成为包含以涡轮轴4为中心的双重圆弧部51a在内的开口形状，将另一端52形成为与燃烧筒21的筒型匹配的开口形状，且该压缩机扩散器5从一端51到另一端52连续且沿着涡轮轴4的延伸方向配置。
根据该压缩机扩散器5，将压缩机1生成的压缩空气向燃烧器2的各燃烧筒21直接供给。因此，与使压缩机1生成的压缩空气流向机室R的结构相比，能够不产生压缩空气的翻转且抑制急剧扩大，因此，降低压缩空气的压力损失。其结果是，能够降低从压缩机1向燃烧筒21供给的压缩空气的压力损失。
另外，根据应用该压缩机扩散器5的燃气轮机10，能够降低从压缩机1向燃烧筒21供给的压缩空气的压力损失。其结果是，通过主要因压力损失降低而引起的压缩机动力的下降，能够提高燃气轮机10整体的效率。
[实施方式2]
图5是示出本发明的实施方式的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。图6是本实施方式的压缩机扩散器的立体图。
如图5及图6所示，本实施方式的压缩机扩散器5相对于上述实施方式1而具有型芯构件53，其他结构相同。因此，在本实施方式中，针对与上述实施方式1相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。
型芯构件53配置在压缩机扩散器5的内部。型芯构件53在压缩机扩散器5的内部具有朝向一端51侧的前端部53a和配置在另一端52的后端部53b。前端部53a在压缩机扩散器5的内部的配置部位处的压缩机扩散器5的涡轮径向尺寸的中央，形成为由沿着以涡轮轴4为中心的涡轮周向设置的圆弧构成的线状。另外，前端部53a与压缩机扩散器5的内部的配置部位处的压缩机扩散器5的涡轮周向尺寸相比，形成得较短。后端部53b形成为直径比压缩机扩散器5的另一端52的圆形状小的圆形状。而且，型芯构件53形成为从线状的前端部53a到圆形状的后端部53b沿着涡轮轴向连续地从线状变化为圆形状的形状。即，型芯构件53形成为如下形状：线状的前端部53a呈嘴状变尖，朝向后端部53b渐渐地变化为圆形状且减小了压缩机扩散器5的外形。该型芯构件53由未图示的支承构件支承于压缩机扩散器5的内部，且配置为不与压缩机扩散器5的内周面接触而悬浮在空中。型芯构件53的后端部53b也可以被板材堵塞。另外，型芯构件53的内部可以为中空也可以为实心。
利用该型芯构件53，压缩机扩散器5的一端51形成为一个环状，另一端52通过后端部53b而形成为双重环状(环状)的开口形状。另外，后端部53b的位置及圆形状的直径与设置于燃烧筒21的内筒21C的位置及直径近似，环状的另一端52的开口对置于主烧嘴21B。
根据该压缩机扩散器5，通过具有一端51形成为一个环状且另一端52形成为双重环状的型芯构件53，能够使向燃烧筒21供给的压缩空气的流动与燃烧筒21的筒型匹配地成为环状。因此，调整了压缩空气相对于燃烧筒21的供给分布。其结果是，能够提高燃烧筒21的燃烧效率。尤其是在本实施方式中，由于主要朝向主烧嘴21B的流路供给压缩空气，因此，能够调整压缩空气相对于主烧嘴21B和引燃烧嘴21A的供给分布，其结果是，能够提高燃烧筒21的燃烧效率。
另外，根据应用该压缩机扩散器5的燃气轮机10，能够提高燃烧筒21的燃烧效率。其结果是，主要能够提高燃气轮机10整体的效率。
[实施方式3]
图7是示出本实施方式的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。图8是本实施方式的压缩机扩散器的立体图。图9是本实施方式的压缩机扩散器的一端面图。图10是本实施方式的压缩机扩散器的涡轮轴向的中途端面图。图11是本实施方式的压缩机扩散器的另一端面图。
如图7至图11所示，本实施方式的压缩机扩散器5相对于上述实施方式1而具有分割构件54，其他结构相同。因此，在本实施方式中，针对与上述实施方式1相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。
分割构件54配置在压缩机扩散器5的内部。分割构件54在压缩机扩散器5的内部具有配置于一端51的前端部54a和配置于另一端52的后端部54b。前端部54a在压缩机扩散器5的一端51处，在压缩机扩散器5的涡轮径向尺寸的中央且双重圆弧部51a的中央形成为由沿着以涡轮轴4为中心的涡轮周向而设置的圆弧构成的线状，两端设置为到达各侧端部51b。后端部54b形成为直径比压缩机扩散器5的另一端52的圆形状小的圆形状。而且，分割构件54形成为从线状的前端部54a到圆形状的后端部54b沿着涡轮轴向连续且从线状变化为圆形状的形状。即，分割构件54形成为如下形状：线状的前端部54a呈嘴状变尖，朝向后端部54b渐渐地变化为圆形状，朝向压缩机扩散器5的另一端52减小了压缩机扩散器5的外形。另外，分割构件54在其两个外侧设置有分割板54c。分割板54c在两个外侧从线状的前端部54a连续至圆形状的后端部54b，且在压缩机扩散器5的内周面一体地设置，将压缩机扩散器5的空气通路分割为两部分。分割构件54的后端部54b也可以由板材堵塞。另外，分割构件54的内部可以为中空也可以为实心。
利用该分割构件54，压缩机扩散器5的一端51由前端部54a分割为两部分，另一端52通过后端部54b而形成为双重环状(环状)的开口形状，且从一端51到另一端52由分割板54c分割为两部分。另外，后端部54b的位置及圆形状的直径与设置于燃烧筒21的内筒21C的位置及直径近似，环状的另一端52的开口对置于主烧嘴21B。
根据该压缩机扩散器5，通过具有从一端51到另一端52连续且分割形成为两个空气通路的分割构件54，由此与不分割空气通路的情况相比，一个空气通路的扩大角度变小，因此能够降低压力损失。另外，在本实施方式中，主要朝向主烧嘴21B的流路供给压缩空气，因此，能够调整压缩空气相对于主烧嘴21B和引燃烧嘴21A的供给分布，其结果是，能够提高燃烧筒21的燃烧效率。
另外，根据应用该压缩机扩散器5的燃气轮机10，能够降低从压缩机1向燃烧筒21供给的压缩空气的压力损失。其结果是，通过主要因压力损失降低而引起的压缩机动力的下降，能够提高燃气轮机10整体的效率。
[实施方式4]
图12是示出本实施方式的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
本实施方式的压缩机扩散器5具有抽气部55，其他结构与上述的实施方式1至实施方式3相同。因此，在本实施方式中，针对与上述的实施方式1至实施方式3相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。
抽气部55为了从压缩机扩散器5抽出压缩空气而形成为与压缩机扩散器5的内外连通的孔。该抽气部55设置在压缩机扩散器5的一端51与另一端52中的至少一方。例如，抽气部55是在压缩机扩散器5的一端51的缘部分和另一端52的缘部分形成的孔。因此，利用抽气部55，将经由压缩机扩散器5从压缩机1送至燃烧筒21的压缩空气P的一部分向形成机室R的圆筒形状的燃烧器壳体23内取出。
与该抽气部55关联地，如图12所示，燃气轮机10在涡轮轴4的外周装配有沿着涡轮周向形成为环形状的中间轴罩6。而且，在该中间轴罩6的外周，在燃烧器壳体23内且多个燃烧筒21的外侧划分出机室R。
另外，燃气轮机10具有冷却装置7。冷却装置7具有：从机室R与燃烧器壳体23的外部连通的排气管71；从燃烧器壳体23的外部贯穿燃烧器壳体23而与中间轴罩6的内部(涡轮轴4侧)连通的供气管72；将排气管71与供气管72连通的冷却管73；以及设置在冷却管73的中途的热交换器(TCA冷却器)74。
因此，由抽气部55取出到机室R的压缩空气P从排气管71向燃烧器壳体23的外部的冷却管73排出，在热交换器74中与制冷剂进行热交换之后，经由供气管72向中间轴罩6的内部供给。然后，能够利用该冷却后的压缩空气P，将涡轮静叶32、涡轮动叶33、涡轮轴4等冷却。
根据该压缩机扩散器5，通过在一端51和另一端52中的至少一方设置抽气部55，在从一端51抽出压缩空气的情况下，在一端51的外周缘，成为压缩机扩散器5内的压缩空气的速度低的分布，但由于取出该速度低的压缩空气，因此能够降低压力损失。另外，在从另一端52抽出压缩空气的情况下，由于取出压力更高的压缩空气，因此能够进行高压部的冷却。
另外，根据应用该压缩机扩散器5的燃气轮机10，能够降低从压缩机1向燃烧筒21供给的压缩空气的压力损失。其结果是，通过主要因压力损失降低而引起的压缩机动力的下降，能够提高燃气轮机10整体的效率。
[实施方式5]
图13及图14是本实施方式的压缩机扩散器的涡轮径向视图。
如图2、图5、图7及图12所示，压缩机1在出口16沿涡轮周向排列设置有多个最终级静叶13a。另外，压缩机1有时在出口16的比最终级静叶13a靠下游的位置沿涡轮周向排列设置有多个出口引导静叶15。
本实施方式的压缩机扩散器5与这些最终级静叶13a和出口引导静叶15对应地设置，其他结构与上述的实施方式1至实施方式4相同。因此，在本实施方式中，针对与上述的实施方式1至实施方式4相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。
图13所示的压缩机扩散器5的一端51与压缩机1的出口16连接，将设置于该出口16的静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)配置在一端51侧的内部。压缩机扩散器5配置为使一端51与静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)的前端(压缩空气的流动的上游端)t对齐。另外，压缩机扩散器5在设置有静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)的涡轮轴向的范围W内，与和在涡轮周向上相邻的静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)的形状同样的形状匹配地形成从一端51的侧端部51b朝向另一端52侧的沿涡轮周向分割流路的涡轮径向上的侧壁56。另外，在涡轮周向上相邻的各压缩机扩散器5以使一端51的侧端部51b在涡轮周向上一致的方式使侧壁56相互接触地连续设置。
根据该压缩机扩散器5，将设置于压缩机1的出口16的静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)配置在一端51侧的内部，将该一端51侧的沿涡轮周向分割流路的涡轮径向上的侧壁56形成为与静叶的形状匹配，由此，能够抑制沿着侧壁56流动的压缩空气的流动紊乱而降低压缩空气的压力损失。
另外，图14所示的压缩机扩散器5配置为一端51与静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)的后端(压缩空气的流动的下游端)e对齐。另外，压缩机扩散器5配置为一端51的侧端部51b与静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)的后端(压缩空气的流动的下游端)e一致。
根据该压缩机扩散器5，通过使一端51的侧端部51b与设置于压缩机1的出口16的静叶(最终级静叶13a或出口引导静叶15)的后端e一致，从而能够抑制从侧端部51b朝向另一端52流动的压缩空气的流动紊乱而降低压缩空气的压力损失。
另外，根据应用这些压缩机扩散器5的燃气轮机10，能够降低从压缩机1向燃烧筒21供给的压缩空气的压力损失。其结果是，通过主要因压力损失降低而引起的压缩机动力的下降，能够提高燃气轮机10整体的效率。
[实施方式6]
图15至图17是示出本实施方式的压缩机扩散器的燃气轮机的燃烧器周边的放大剖视图。
本实施方式的压缩机扩散器5与其安装相关，其他结构与上述的实施方式1至实施方式5相同。因此，在本实施方式中，针对与上述的实施方式1至实施方式5相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。
图15所示的压缩机扩散器5在一端51设置有安装凸缘57。安装凸缘57在一端51向压缩机扩散器5的外侧突出地形成，并通过螺栓等紧固于压缩机1的出口16侧(例如对最终级静叶13a或出口引导静叶15进行固定的静叶环)。另外，图15所示的压缩机扩散器5的另一端52被插入到燃烧筒21的供气口24。因此，图15所示的压缩机扩散器5将另一端52插入到燃烧筒21，将一端51经由安装凸缘57安装固定于压缩机1的出口16侧。另外，图15所示的压缩机扩散器5通过将安装凸缘57相对于压缩机1的出口16侧拆下并从燃烧筒21拔出另一端52而被拆卸。
这里，燃烧筒21经由支承构件8支承于燃烧器壳体23侧而固定在机室R内。另外，尾筒22经由支承构件9支承于燃烧器壳体23侧而固定在机室R内。
而且，燃烧器壳体23的能够使燃烧筒21敞开的开放孔23Aa设置为能够利用燃烧筒罩23Ab进行开闭。燃烧筒罩23Ab安装有支承构件8。因此，通过从燃烧器壳体23拆下燃烧筒罩23Ab，从而能够经由开放孔23Aa进行燃烧筒21的相对于机室R的进出。
燃烧筒罩23Ab的能够在机室R内的压缩机扩散器5侧进行操作的人孔23Ba设置为能够利用盖23Bb进行开闭。因此，能够通过拆下盖23Bb而使作业者从人孔23Ba进入机室R内，从而进行安装凸缘57的安装或拆卸。而且，通过从燃烧器壳体23拆下燃烧筒罩23Ab，能够经由开放孔23Aa进行压缩机扩散器5的相对于机室R的进出。
另外，燃烧器壳体23的能够在机室R内的尾筒22侧进行操作的人孔23Ca设置为能够利用盖23Cb进行开闭。因此，能够通过拆下盖23Cb而使作业者从人孔23Ca进入机室R内，从而进行支承构件9的安装或拆卸。而且，通过从燃烧器壳体23拆下燃烧筒罩23Ab，能够经由开放孔23Aa进行尾筒22的相对于机室R的进出。
这样，根据图15所示的压缩机扩散器5，能够通过将另一端52插入到燃烧筒21并将安装凸缘57安装于压缩机1的出口16侧而进行固定。
图16所示的压缩机扩散器5在一端51设置有安装凸缘57。安装凸缘57在一端51向压缩机扩散器5的外侧突出地形成，并通过螺栓等紧固于压缩机1的出口16侧(例如对最终级静叶13a或出口引导静叶15进行固定的静叶环)。另外，图16所示的压缩机扩散器5将另一端52与燃烧筒21形成为一体。因此，图16所示的压缩机扩散器5将一端51经由安装凸缘57安装固定于压缩机1的出口16侧。另外，图16所示的压缩机扩散器5的另一端52侧与燃烧筒21一起被固定。
这里，燃烧筒21经由支承构件8支承于燃烧器壳体23侧而固定在机室R内。另外，尾筒22经由支承构件9支承于燃烧器壳体23侧而固定在机室R内。
而且，燃烧器壳体23的能够使燃烧筒21敞开的开放孔23Aa设置为能够利用燃烧筒罩23Ab进行开闭。燃烧筒罩23Ab安装有支承构件8。因此，通过从燃烧器壳体23拆下燃烧筒罩23Ab，从而能够经由开放孔23Aa进行燃烧筒21及压缩机扩散器5的相对于机室R的进出。
燃烧筒罩23Ab的能够在机室R内的压缩机扩散器5侧进行操作的人孔23Ba设置为能够利用盖23Bb进行开闭。因此，能够通过拆下盖23Bb而使作业者从人孔23Ba进入机室R内，从而进行安装凸缘57的安装或拆卸。
另外，燃烧器壳体23的能够在机室R内的尾筒22侧进行操作的人孔23Ca设置为能够利用盖23Cb进行开闭。因此，能够通过拆下盖23Cb而使作业者从人孔23Ca进入机室R内，从而进行支承构件9的安装或拆卸。而且，通过从燃烧器壳体23拆下燃烧筒罩23Ab，能够经由开放孔23Aa进行尾筒22的相对于机室R的进出。
这样，根据图16所示的压缩机扩散器5，另一端52与燃烧筒21成为一体，因此，通过将安装凸缘57安装于压缩机1的出口16侧而与燃烧筒21一起固定。
图17所示的压缩机扩散器5的另一端52被插入到燃烧筒21的供气口24(参照图15)。或者，图17所示的压缩机扩散器5也可以将另一端52与燃烧筒21形成为一体。另外，图17所示的压缩机扩散器5经由支承构件58支承于燃烧器壳体23侧。因此，图17所示的压缩机扩散器5以使一端51与压缩机1的出口16对接的方式经由支承构件58固定于机室R内。
这里，燃烧筒21经由支承构件8支承于燃烧器壳体23侧而固定在机室R内。另外，尾筒22经由支承构件9支承于燃烧器壳体23侧而固定在机室R内。
而且，燃烧器壳体23的能够使燃烧筒21敞开的开放孔23Aa设置为能够利用燃烧筒罩23Ab进行开闭。燃烧筒罩23Ab安装有支承构件8。因此，通过从燃烧器壳体23拆下燃烧筒罩23Ab，从而能够经由开放孔23Aa进行燃烧筒21及压缩机扩散器5的相对于机室R的进出。
另外，燃烧器壳体23的能够在机室R内的尾筒22侧进行操作的人孔23Ca设置为能够利用盖23Cb进行开闭。因此，能够通过拆下盖23Cb而使作业者从人孔23Ca进入机室R内，从而进行支承构件9的安装或拆卸。而且，通过从燃烧器壳体23拆下燃烧筒罩23Ab，能够经由开放孔23Aa进行尾筒22的相对于机室R的进出。
这样，根据图17所示的压缩机扩散器5，能够以使另一端52插入到燃烧筒21且一端51与压缩机1的出口16对接的方式经由支承构件58固定于机室R内。或者，根据图17所示的压缩机扩散器5，由于另一端52与燃烧筒21成为一体，因此，能够以使一端51与压缩机1的出16对接的方式经由支承构件58固定于机室R内。
附图标记说明
1 压缩机
11 空气取入口
12 压缩机壳体
13 压缩机静叶
13a 最终级静叶
14 压缩机动叶
15 出口引导静叶
16 出口
2 燃烧器
21 燃烧筒
21A 引燃烧嘴
21Aa 引燃锥状件
21Ab 引燃喷嘴
21B 主烧嘴
21Ba 主喷嘴
21Bb 回旋叶片
21C 内筒
22 尾筒
23 燃烧器壳体
23Aa 开放孔
23Ab 燃烧筒罩
23Ba 人孔
23Bb 盖
23Ca 人孔
23Cb 盖
24 供气口
3 涡轮
31 涡轮壳体
32 涡轮静叶
33 涡轮动叶
34 排气室
34a 排气扩散器
4 涡轮轴(旋转轴)
41、42 轴承部
5 压缩机扩散器
51 一端
51a 双重圆弧部
51b 侧端部
52 另一端
53 型芯构件
53b 后端部
53a 前端部
54 分割构件
54a 前端部
54b 后端部
54c 分割板
55 抽气部
56 侧壁
57 安装凸缘
58 支承构件
6 中间轴罩
7 冷却装置
71 排气管
72 供气管
73 冷却管
74 热交换器
8 支承构件
9 支承构件
10 燃气轮机
t 前端
e 后端
D1、D2 涡轮周向尺寸
H1、H2 涡轮径向尺寸
P 压缩空气
C 轴心
R 机室
W 范围。

Claims (11)

1.一种压缩机扩散器，其设置在筒型的燃烧筒与压缩机之间，该筒型的燃烧筒在旋转轴的周围配置有多个且向涡轮供给燃烧气体，该压缩机以所述旋转轴为中心进行旋转而生成压缩空气，其中，
所述压缩机扩散器以一端与所述压缩机的出口连接且另一端与一个所述燃烧筒的供气口连接的方式，将所述一端形成为包含以所述旋转轴为中心的双重圆弧部在内的开口形状，将所述另一端形成为与一个所述燃烧筒的筒型匹配的开口形状，所述压缩机扩散器从所述一端到所述另一端连续且沿着所述旋转轴的延伸方向配置。
2.根据权利要求1所述的压缩机扩散器，其中，
所述压缩机扩散器具有所述一端形成为一个环状且所述另一端形成为双重环状的型芯构件。
3.根据权利要求1所述的压缩机扩散器，其中，
所述压缩机扩散器具有从所述一端到所述另一端连续且分割形成为两个通路的分割构件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压缩机扩散器，其中，
在所述一端与所述另一端中的至少一方设置有抽出压缩空气的抽气部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩机扩散器，其中，
将在所述压缩机的出口设置的静叶配置于所述一端侧的内部，将该一端侧的沿涡轮周向分割流路的涡轮径向的侧壁形成为与所述静叶的形状匹配。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩机扩散器，其中，
使所述一端的侧端部与在所述压缩机的出口设置的静叶的后端一致。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的压缩机扩散器，其中，
所述另一端被插入所述燃烧筒，所述一端经由安装凸缘而安装于所述压缩机的出口侧。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的压缩机扩散器，其中，
所述另一端侧与所述燃烧筒形成为一体，所述一端经由安装凸缘而安装于所述压缩机的出口侧。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的压缩机扩散器，其中，
所述压缩机扩散器以将所述另一端插入所述燃烧筒且使所述一端与所述压缩机的出口对接的方式，经由支承构件而安装于配置有所述燃烧筒的机室。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的压缩机扩散器，其中，
所述压缩机扩散器以所述另一端侧与所述燃烧筒形成为一体且使所述一端与所述压缩机的出口对接的方式，经由支承构件而安装于配置有所述燃烧筒的机室。
11.一种燃气轮机，其中，
所述燃气轮机具备：
以旋转轴为中心而设置的涡轮；
在所述旋转轴的周围配置有多个且向所述涡轮供给燃烧气体的筒型的燃烧筒；
以所述旋转轴为中心进行旋转而生成压缩空气的压缩机；以及
权利要求1至10中任一项所述的压缩机扩散器。
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