CN116940747A - 涡轮及燃气涡轮 - Google Patents

Abstract

涡轮具备：涡轮转子；涡轮壳体；多个涡轮动叶片列；多个涡轮静叶片列；及扩散器，设置在末级动叶片列的轴线方向另一侧，并形成排气气体从轴线方向一侧朝向另一侧流动的排气流路，扩散器具有：内筒；外筒，在与内筒之间形成排气流路；及支柱，在径向上连接内筒与外筒，外筒具有随着从排气流路的入口朝向轴线方向另一侧而从径向内侧向外侧延伸的第一倾斜面，第一倾斜面相对于轴线呈16°以上且24°以下的角度，在末级动叶片列的涡轮动叶片中，相对于轴线的径向外侧的端部的喷口宽度设定为大于径向上的中间部的喷口宽度。

Description

涡轮及燃气涡轮

技术领域

本发明涉及一种涡轮及燃气涡轮。

本申请主张基于2021年3月24日申请的日本专利申请第2021-050511号的优先权，其内容援用此。

背景技术

燃气涡轮主要具备：压缩机，生成压缩空气；燃烧器，通过将燃料与压缩空气混合并使其燃烧而生成高温高压的燃烧气体；涡轮，由燃烧气体驱动；及筒状的扩散器，引导来自涡轮的排气。如下述专利文献1所例示那样，扩散器具有：内筒，沿燃气涡轮的轴线延伸；外筒，通过设置在该内筒的外周侧而在与该内筒之间形成排气流路；及支柱(strut)，连接这些内筒与外筒。在专利文献1中所记载的扩散器中，外筒随着朝向下游侧而逐渐扩径。即，在包含轴线的剖视下，外筒的内周面相对于该轴线倾斜。由此，来自涡轮的排气的流动在通过扩散器的过程中减速而恢复静压。

在此，已知在流过扩散器内时，在排气的流动中产生压力损耗。压力损耗的大部分是由于上述支柱暴露在排气流动而产生的。为了抑制支柱中的压力损耗来提高扩散器的性能，关键是在支柱的上游侧降低排气的流速。因此，需要尽可能增大外筒的内周面的倾斜角度。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6018368号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，若使外筒的内周面的倾斜角度过大，则存在流动从该内周面剥离而产生涡流的问题。若产生涡流，则会损害扩散器的空气动力性能。其结果，有可能影响涡轮的性能。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种通过减少压力损耗来进一步提高性能的涡轮及燃气涡轮。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明所涉及的涡轮具备：涡轮转子，沿轴线延伸并且能够绕所述轴线旋转；涡轮壳体，从外周侧覆盖所述涡轮转子；多个涡轮动叶片列，具有在所述涡轮转子的外周面上沿所述轴线的周向排列的多个涡轮动叶片，且沿所述轴线方向排列；多个涡轮静叶片列，具有在所述涡轮壳体的内周面上以相对于所述涡轮动叶片在所述轴线方向一侧相邻的方式设置并且沿周向排列的多个涡轮静叶片，且沿所述轴线方向排列；及扩散器，设置在所述多个涡轮动叶片列中所述轴线方向上的最另一侧的末级动叶片列的所述轴线方向另一侧，并形成排气气体从所述轴线方向一侧朝向另一侧流动的排气流路，所述扩散器具有：内筒，沿所述轴线延伸；外筒，从外周侧覆盖所述内筒，并且在与所述内筒之间形成所述排气流路；及多个支柱，设置在所述排气流路的中途位置，在径向上连接所述内筒与所述外筒并且沿周向排列，所述外筒具有随着从所述轴线方向一侧中的所述排气流路的入口朝向另一侧而从以所述轴线为中心的径向内侧向外侧延伸的第一倾斜面，所述第一倾斜面在包含所述轴线的剖视下相对于所述轴线呈16°以上且24°以下的角度，在所述末级动叶片列的所述涡轮动叶片中，相对于所述轴线的径向外侧的端部的喷口宽度设定为大于径向上的中间部的喷口宽度。

发明效果

根据本发明，能够提供一种通过减少压力损耗来进一步提高性能的涡轮及燃气涡轮。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮的概略结构的剖视图。

图2是本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮的主要部分放大剖视图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的末级动叶片列的结构的立体图。

图4是从径向观察本发明的实施方式所涉及的末级动叶片列的图，并且是表示叶尖侧的端部及轮毂侧的端部中的喷口宽度和流出角的说明图。

图5是从径向观察本发明的实施方式所涉及的末级动叶片列的图，并且是表示中间部中的喷口宽度和流出角的说明图。

图6是表示末级动叶片列的高度方向上的动叶片相对流出角的曲线图。

图7是表示末级动叶片列的高度方向上的末级动叶片列的出口绝对总压的曲线图。

具体实施方式

(燃气涡轮的结构)

以下，参考图1至图7，对本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮10进行说明。

如图1所示，燃气涡轮10具备压缩机20、燃烧器30、涡轮40及扩散器60。压缩机20对从外部取入的空气A进行压缩而生成高压的压缩空气。燃烧器30通过将燃料F与压缩空气混合并使其燃烧而生成高温高压的燃烧气体G。涡轮40由燃烧气体G旋转驱动。

压缩机20具有压缩机转子21、压缩机壳体25及多个压缩机静叶片列26。压缩机转子21具有压缩机旋转轴22、多个压缩机动叶片列23。压缩机旋转轴22通过沿轴线Ac延伸，并且能够绕该轴线Ac旋转。压缩机动叶片列23沿压缩机旋转轴22的外周面在轴线Ac方向上隔开间隔而排列有多个。虽未详细图示，但各个压缩机动叶片列23具有沿压缩机旋转轴22的外周面在周向上排列的多个压缩机动叶片。

压缩机壳体25呈从外周侧覆盖压缩机转子21的筒状。在压缩机转子21的内周面上，设置有沿轴线Ac方向排列的多个压缩机静叶片列26。上述压缩机动叶片列23和压缩机静叶片列26在轴线Ac方向上交替排列。更详细而言，在1个压缩机动叶片列23的轴线Ac方向一侧设置有1个压缩机静叶片列26。

在压缩机壳体25的轴线Ac方向另一侧连接有中间机室16。燃烧器30配置在该中间机室16中。

涡轮40具有涡轮转子41、涡轮壳体45及多个涡轮静叶片列46。涡轮转子41具有涡轮旋转轴42及多个涡轮动叶片列43。涡轮旋转轴42沿轴线Ac延伸，并且能够绕该轴线Ac旋转。涡轮动叶片列43沿涡轮旋转轴42的外周面在轴线Ac方向上隔开间隔而排列有多个。虽未详细图示，但各个涡轮动叶片列43具有沿涡轮旋转轴42的外周面在周向上排列的多个涡轮动叶片。另外，在沿轴线Ac方向排列的多个涡轮动叶片列43中，轴线Ac方向上的最另一侧的涡轮动叶片列43设为末级动叶片列43A。并且，以下说明中，将该末级动叶片列43A中所包含的涡轮动叶片称为末级动叶片列50。

上述的压缩机转子21和涡轮转子41通过沿轴线Ac在同轴上连接而形成燃气涡轮转子11。压缩机壳体25、中间机室16及涡轮壳体45通过沿轴线Ac在同轴上连接而形成燃气涡轮壳体15。燃气涡轮转子11能够在燃气涡轮壳体15的内部绕轴线Ac一体旋转。另外，以后说明中，从涡轮40观察时，有时将压缩机20所在的一侧(即，轴线Ac方向一侧)简称为“上游侧”，将其相反的一侧(即，轴线Ac方向另一侧)简称为“下游侧”。

扩散器60是为了降低从涡轮40排出的气体(排气气体)的流速而使静压恢复而设置的。扩散器60连接于涡轮壳体45的下游侧。扩散器60具有内筒62、外筒61、多个支柱63及多个人孔64。内筒62沿轴线Ac延伸。在内筒62的内部，容纳有用于可旋转地支承上述燃气涡轮转子11的轴承装置80(后述)。本实施方式中，作为一例，内筒62的外径从上游侧到下游侧恒定。另外，也能够采用内筒62的外径随着从上游侧朝向下游侧而逐渐缩小的结构。

外筒61呈从外周侧覆盖内筒62的筒状。外筒61与内筒62之间的空间设为从涡轮40排出的气体流通的排气流路E。外筒61随着从上游侧朝向下游侧而其内径逐渐扩大。因此，排气流路E的流路截面积随着朝向下游侧而逐渐扩大。

外筒61和内筒62通过支柱63在径向连接。即，支柱63相对于内筒62从径向内侧支承外筒61。支柱63设置在轴线Ac方向上的排气流路E的中途位置。对支柱63的详细配置将在后面进行叙述。支柱63在周向上隔开间隔而排列有多个。各个支柱63在外筒61的内周面与内筒62的外周面之间沿径向延伸。并且，虽未详细图示，但优选从径向观察时，支柱63具有从上游侧朝向下游侧的流线形的截面形状。

在支柱63的下游侧，沿轴线Ac方向隔开间隔而设置有人孔64。人孔64在外筒61与内筒62之间沿径向延伸。人孔64在周向上隔开间隔而排列有多个。在人孔64的内部，容纳有各种配管或配线。

(末级动叶片列及扩散器的详细结构)

接着，参考图2，对上述末级动叶片列50及扩散器60的详细结构进行说明。如图2所示，末级动叶片列50具有轮盘70及动叶片主体50H。轮盘70安装在涡轮旋转轴42。轮盘70呈以轴线Ac为中心的圆盘状。在轮盘70的外周面70A上设置有动叶片主体50H。动叶片主体50H从外周面70A朝向径向外侧延伸。

详细内容将在后面叙述，但从径向观察时，动叶片主体50H具有叶片状的截面形状。动叶片主体50H中的朝向上游侧的端缘设为前缘50A。动叶片主体50H中的朝向下游侧的端缘设为后缘50B。动叶片主体50H的朝向径向外侧的端面设为叶尖侧端面50C。叶尖侧端面50C随着从上游侧朝向下游侧而从径向内侧朝向外侧延伸。即，在包含轴线Ac的剖视下，叶尖侧端面50C相对于轴线Ac呈角度θ1而倾斜。该角度θ1在20°以上且25°以下的范围内适当设定。叶尖侧端面50C相对于涡轮壳体45的内周面45A在径向上隔开间隔而对置。内周面45A随着从上游侧朝向下游侧而内径逐渐扩大。

而且，动叶片主体50H的径向内侧的端部设为轮毂侧端面50D。轮毂侧端面50D抵接于轮盘70的外周面70A。虽未详细图示，但在轮毂侧端面50D的径向内侧形成有具有锯齿状凹凸的叶根。在轮盘70中形成有与该凹凸形状对应的槽。通过形成在叶根的凹凸形状与槽的内面卡合而无法脱落地支承动叶片主体50H。

扩散器60的内筒62从外周侧覆盖涡轮旋转轴42的轴端。在内筒62的内部设置有轴承装置80。轴承装置80可旋转地支承涡轮旋转轴42。作为设置在该位置的轴承装置80，具体而言例示有轴颈轴承。轴颈轴承支承由涡轮旋转轴42产生的向径向的荷载。内筒62的朝向外周侧的面设为外周面62A。该外周面62A位于与上述的轮盘70的外周面70A在径向上相同的位置。另外，在此所说的“相同”是指实质上的相同，并且允许设计上的公差或制造上的误差。

外筒61的内周面由第一倾斜面61A和第二倾斜面61B形成。第一倾斜面61A连接于涡轮壳体45的内周面45A的下游侧。第一倾斜面61A随着从上游侧朝向下游侧而从径向内侧朝向外侧延伸。即，在包含轴线Ac的剖视下，第一倾斜面61A相对于轴线Ac呈角度θ2而倾斜。该角度θ2在16°以上且24°以下的范围内适当确定。因此，上述的动叶片主体50H的叶尖侧端面50C相对于轴线Ac所成的角度θ1与第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2之差在0°以上且5°以下的范围内。

第二倾斜面61B与第一倾斜面61A的下游侧相连。第二倾斜面61B与第一倾斜面61A相同地，随着从上游侧朝向下游侧而从径向内侧朝向外侧延伸。即，第二倾斜面61B相对于轴线Ac倾斜。第二倾斜面61B相对于轴线Ac所成的角度小于第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2。更具体而言，该角度优选设为8°左右。

上述的支柱63的上游侧的端缘设为支柱前缘63A，下游侧的端缘设为支柱后缘63B。支柱前缘63A位于第一倾斜面61A上。另一方面，支柱后缘63B位于第二倾斜面61B上。即，支柱63在轴线Ac方向上横跨第一倾斜面61A和第二倾斜面61B而配置。

在此，将扩散器60的入口(上游侧的端部)处的排气流路E的截面积(从轴线Ac方向观察到的截面积)设为S1。而且，将支柱前缘63A中的排气流路E的截面积(从轴线Ac方向观察到的截面积)设为S2。即，截面积S1、S2是指由内筒62的外周面62A和外筒61的内周面(第一倾斜面61A)包围的环状区域的面积。此时，截面积S1与截面积S2之比(面积比)优选在1.25以上且1.40以下的范围内。更优选该面积比在1.28以上且1.37以下的范围内。最优选该面积比设为1.30。另外，在实现上述截面积的比率时，可以不考虑由形成在支柱63的安装部的圆角部引起的面积减少量。

(末级动叶片列的更详细的结构)

接着，参考图3至图6，对末级动叶片列50(动叶片主体50H)的更详细的结构进行说明。如图3所示，从径向观察时，动叶片主体50H具有叶片状的截面形状。即，动叶片主体50H随着从前缘50A朝向后缘50B而向周向一侧弯曲。动叶片主体50H的朝向周向一侧的面(即，朝向涡轮旋转轴42的旋转方向的后方侧的面)设为正压面50P。正压面50P朝向周向另一侧曲面凹陷。动叶片主体50H的朝向周向另一侧的面(即，朝向涡轮旋转轴42的旋转方向的前方侧的面)设为负压面50N。负压面50N朝向周向另一侧以曲面状凸出。

而且，该动叶片主体50H中，在叶尖侧端面50C及轮毂侧端面50D和径向上的中间位置(中间部50M)上，截面形状不同。在此，如图4所示，将叶尖侧端面50C及轮毂侧端面50D中的喷口宽度设为A1。并且，将叶尖侧端面50C及轮毂侧端面50D中的流出角设为θ3。而且，如图5所示，将中间部50M中的喷口宽度设为A2。并且，将中间部50M中的流出角设为θ4。

此时，如这些图所示，叶尖侧端面50C及轮毂侧端面50D中的喷口宽度A1设定为大于中间部50M中的喷口宽度A2。另外，在此所说的喷口宽度是指在周向上彼此相邻的一对动叶片主体50H之间分离距离最小的位置(喷口位置)的流路宽度。随着从叶尖侧端面50C朝向中间部50M而喷口宽度逐渐变小，随着从中间部50M朝向轮毂侧端面50D而喷口宽度逐渐变大。

而且，叶尖侧端面50C及轮毂侧端面50D中的流出角θ3设定为小于中间部50M中的流出角θ4。另外，在此所说的流出角是指通过彼此相邻的一对动叶片主体50H之间的流动相对于轴线Ac所成的角度。随着从叶尖侧端面50C朝向中间部50M而流出角逐渐变大，随着从中间部50M朝向轮毂侧端面50D而流出角逐渐变小。

如图6的双点划线所示，在以往动叶片中，设定为流出角从叶尖侧朝向轮毂侧逐渐变小。相对于此，本实施方式所涉及的动叶片主体50H中，如实线所示，设定为流出角从叶尖侧朝向轮毂侧逐渐变大之后朝向轮毂侧逐渐变小。如此，在动叶片主体50H中，在叶尖侧和轮毂侧，流出角小于中间部50M。即，在叶尖侧和轮毂侧，喷口宽度大于中间部50M。

(作用效果)

接着，对本实施方式所涉及的燃气涡轮10的动作进行说明。在驱动燃气涡轮10时，首先通过外部的驱动源对压缩机转子21施加旋转力。由此，压缩机转子21绕轴线Ac旋转，且外部的空气A取入压缩机20中。压缩机20所取入的空气A在从上游侧朝向下游侧流过压缩机壳体25内的过程中与压缩机静叶片列26及压缩机动叶片列23接触。压缩机静叶片列26变更空气A的流动方向，使向下游侧的压缩机动叶片列23的流入角度最佳化。而且，空气A通过被压缩机动叶片列23压送而压力逐渐上升，从而成为压缩空气。压缩空气被引导至位于压缩机20的下游侧的燃烧器30。在燃烧器30中，通过将燃料F与该压缩空气混合并使其燃烧而生成燃烧气体G。燃烧气体G被引导至位于燃烧器30的下游侧的涡轮40。

在涡轮40中，燃烧气体G与涡轮静叶片列46及涡轮动叶片列43接触。涡轮静叶片列46变更燃烧气体G的流动方向，使向下游侧的涡轮动叶片列43的流入角度适当化。而且，燃烧气体G在流过涡轮动叶片列43的周围时经由该涡轮动叶片列43对涡轮转子41赋予旋转能。由此，燃气涡轮转子11绕轴线Ac旋转。从涡轮40排出的气体在流过扩散器60的过程中恢复静压之后，被引导至外部的其他设备(未图示)。

在此，已知在流过扩散器60内时，在排气的流动中产生压力损耗。压力损耗的大部分是通过上述支柱63暴露在排气流动而产生的。为了抑制支柱63中的压力损耗来提高扩散器60的性能，关键是在支柱63的上游侧降低排气的流速。因此，需要尽可能增大外筒61的内周面的倾斜角度。

然而，若使外筒61的内周面的倾斜角度过大，则存在如下问题：流动无法完全追随该内周面，从而流动剥离而产生涡流。若产生涡流，则会损害扩散器60的空气动力性能(静压恢复量)。其结果，有可能影响燃气涡轮10的性能。

因此，本实施方式中采用如上所述的结构。根据上述结构，外筒61的第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度设为比以往扩散器大的16°以上且24°以下。由此，能够在比支柱63更靠上游侧的区域进一步降低流过排气流路E的排气的流速。其结果，流过支柱63的周围的排气的流动不易受到由支柱63产生的影响。即，能够抑制成更进一步减小由支柱63产生的压力损耗。

而且，在末级动叶片列50中，径向外侧的端部(叶尖侧)的喷口宽度A1大于中间部50M的喷口宽度A2。由此，径向外侧的端部中的总压变高。因此，也能够减少在第一倾斜面61A中产生流动剥离的可能性。

更具体而言，由于在叶尖侧喷口宽度大于中间部50M，因此在叶尖侧，减少末级动叶片列50的来自燃烧气体的动力获取量。另一方面，由于中间部50M侧的流出角较大(即，喷口宽度较小)，因此在中间部50M增加来自燃烧气体的动力获取量。在此，如图7中的双点划线所示，以往，从末级动叶片列的叶尖侧到轮毂侧，扩散器60的入口处的排气的总压大致恒定，且在外筒61或内筒62的壁面附近，在排气的流动中容易产生剥离。其结果，存在扩散器60中的静压恢复量变小的问题。相对于此，本实施方式中，如图7中的实线所示，与动叶片主体50H的中间部50M相比，在叶尖侧扩散器60的入口处的排气的总压变高。因此，与以往相比，能够进一步增大第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2。由此，在外筒61及内筒62的壁面附近，在排气的流动中难以进一步产生剥离。其结果，能够更进一步增大扩散器60中的静压恢复量。

而且，根据上述结构，在末级动叶片列50中，径向内侧(轮毂侧)的端部的喷口宽度A1大于中间部50M的喷口宽度A2。由此，除了叶尖侧以外，在轮毂侧中的总压也会变高。因此，能够减少在内筒62的外周面62A产生流动剥离的可能性。其结果，能够进一步增大扩散器60中的静压恢复量，且能够更进一步提高燃气涡轮10的性能。

而且，上述结构中，支柱63的上游侧的端缘(支柱前缘63A)中的扩散器的流路截面积(截面积S1)与扩散器60的入口处的流路截面积(截面积S2)的面积比设为比以往燃气涡轮大的1.28以上且1.37以下。由此，能够在支柱63的上游侧的区域进一步降低排气的流速。

而且，在末级动叶片列50中，从周向观察时叶尖侧端面50C随着从上游侧朝向下游侧而朝向径向外侧延伸。并且，叶尖侧端面50C相对于轴线Ac所成的角度θ1设定为大于第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2。沿叶尖侧端面50C朝向径向外侧的排气的流动成分由位于下游侧的第一倾斜面61A引导。由于叶尖侧端面50C相对于轴线Ac所成的角度θ1大于第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2，因此上述流动成分以从径向内侧被按压的方式紧贴于第一倾斜面61A。其结果，能够进一步抑制第一倾斜面61A中的流动剥离的产生。由此，能够避免该第一倾斜面61A中的涡流的产生。

并且，上述结构中，叶尖侧端面50C相对于轴线Ac所成的角度θ1与第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2之差为0°以上且5°以下。在此，如上所述，由于使叶尖侧端面50C中的喷口宽度大于中间部50M中的喷口宽度，因此能够较高地维持叶尖侧中的排气的总压。由此，能够使上述角度θ1与角度θ2之差比以往更小。换言之，只要角度θ1大于角度θ2，就能够将第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2扩大到允许的最大限度。由此，能够更进一步抑制第一倾斜面61A中的流动的剥离。

而且，上述结构中，支柱63在轴线Ac方向上横跨第一倾斜面61A和第二倾斜面61B而配置。由此，在与该支柱63接触之前，排气的流动成为在第一倾斜面61A侧的区域充分被减速的状态。其结果，能够进一步减少由支柱63产生的压力损耗。

(其他实施方式)

以上，对本发明的实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，则能够在上述各结构中实施各种变更或修改。例如，上述实施方式中，对支柱63横跨外筒61的第一倾斜面61A和第二倾斜面61B而配置的例子进行了说明。然而，支柱63的配置并不限定于上述。例如，也能够采用支柱63仅配置在第二倾斜面61B上的结构。根据这种结构，通过沿第一倾斜面61A流动，能够在比支柱63更靠上游侧的区域进一步降低排气的流速。其结果，能够更进一步减少由支柱63产生的压力损耗。

而且，上述实施方式中，仅对末级动叶片列50的喷口宽度及流出角进行了说明。然而，也能够具有与末级动叶片列50相同的喷口宽度及流出角而构成设置在该末级动叶片列50的上游侧的末级静叶片列。

<附记>

各实施方式中记载的涡轮40及燃气涡轮10例如掌握为如下。

(1)第1方式所涉及的涡轮40具备：涡轮转子41，沿轴线Ac延伸并且能够绕所述轴线Ac旋转；涡轮壳体45，从外周侧覆盖所述涡轮转子41；多个涡轮动叶片列43，具有在所述涡轮转子41的外周面上沿所述轴线Ac的周向排列的多个涡轮动叶片，且沿所述轴线Ac方向排列；多个涡轮静叶片列46，具有在所述涡轮壳体45的内周面上以相对于所述涡轮动叶片在所述轴线Ac方向一侧相邻的方式设置并且沿周向排列的多个涡轮静叶片，且沿所述轴线Ac方向排列；及扩散器60，设置在所述多个涡轮动叶片列43中所述轴线Ac方向上的最另一侧的末级动叶片列43A的所述轴线Ac方向另一侧，并形成排气气体从所述轴线Ac方向一侧朝向另一侧流动的排气流路E，所述扩散器60具有：内筒62，沿所述轴线Ac延伸；外筒61，从外周侧覆盖所述内筒62，并且在与所述内筒62之间形成所述排气流路E；及多个支柱63，设置在所述排气流路E的中途位置，在径向上连接所述内筒62与所述外筒并且沿周向排列，所述外筒61具有随着从所述轴线Ac方向一侧中的所述排气流路E的入口朝向另一侧而从以所述轴线Ac为中心的径向内侧向外侧延伸的第一倾斜面61A，所述第一倾斜面61A在包含所述轴线Ac的剖视下相对于所述轴线Ac呈16°以上且24°以下的角度，在所述末级动叶片列43A的所述涡轮动叶片中，相对于所述轴线Ac的径向外侧的端部的喷口宽度A1设定为大于径向上的中间部50M的喷口宽度A2。

根据上述结构，第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度设为比以往扩散器大的16°以上且24°以下。由此，能够在比支柱63更靠轴线Ac方向一侧的区域进一步降低流过排气流路E的排气的流速。其结果，能够抑制成更进一步减小由支柱63产生的压力损耗。而且，在末级动叶片列43A的涡轮动叶片中，径向外侧的端部的喷口宽度A1大于中间部50M的喷口宽度A2。由此，径向外侧的端部中的总压变高。因此，也能够减少在第一倾斜面61A中产生流动剥离的可能性。

(2)第2方式所涉及的涡轮40中，在所述末级动叶片列43A的所述涡轮动叶片中，径向内侧的端部的喷口宽度A1设定为大于径向上的中间部50M的喷口宽度A2。

根据上述结构，在末级动叶片列43A的涡轮动叶片中，径向内侧的端部的喷口宽度A1大于中间部50M的喷口宽度A2。由此，径向内侧的端部中的总压变高。因此，能够减少在内筒62的外周面62A产生流动剥离的可能性。

(3)第3方式所涉及的涡轮40中，所述支柱63的所述轴线Ac方向一侧的端缘上的所述扩散器60的流路截面积与所述轴线Ac方向一侧的入口处的所述扩散器60的流路截面积的面积比为1.28以上且1.37以下。

根据上述结构，能够在支柱63的轴线Ac方向一侧的区域进一步降低排气的流速。

(4)第4方式所涉及的涡轮40中，在所述末级动叶片列43A的所述涡轮动叶片中，从周向观察时，径向外侧的叶尖侧端面50C随着从所述轴线Ac方向一侧朝向另一侧而朝向径向外侧延伸，所述叶尖侧端面50C相对于所述轴线Ac所成的角度θ1设定为大于所述第一倾斜面61A相对于所述轴线Ac所成的角度θ2。

根据上述结构，沿叶尖侧端面50C朝向径向外侧的流动成分由轴线Ac方向另一侧的第一倾斜面61A引导。由于叶尖侧端面50C相对于轴线Ac所成的角度θ1大于第一倾斜面61A相对于轴线Ac所成的角度θ2，因此上述流动成分以被按压的方式紧贴于第一倾斜面61A。其结果，能够进一步抑制第一倾斜面61A中的流动的剥离。

(5)第5方式所涉及的涡轮40中，所述叶尖侧端面50C相对于所述轴线Ac所成的角度θ1与所述第一倾斜面61A相对于所述轴线Ac所成的角度θ2之差为0°以上且5°以下。

根据上述结构，能够更进一步抑制第一倾斜面61A中的流动的剥离。

(6)第6方式所涉及的涡轮40中，所述外筒61还具有第二倾斜面61B，该第二倾斜面61B与所述第一倾斜面61A的所述轴线Ac方向另一侧相连，并且随着从所述轴线Ac方向一侧朝向另一侧而从径向内侧向外侧延伸，在包含所述轴线Ac的剖视下，所述第二倾斜面61B相对于所述轴线Ac所成的角度小于所述第一倾斜面61A相对于所述轴线Ac所成的角度θ2，所述支柱63在所述轴线Ac方向上横跨所述第一倾斜面61A和所述第二倾斜面61B而配置。

根据上述结构，支柱63横跨第一倾斜面61A和第二倾斜面61B而配置。由此，在与该支柱63接触之前，排气的流动成为在第一倾斜面61A侧的区域充分被减速的状态。其结果，能够进一步减少由支柱63产生的压力损耗。

(7)第7方式所涉及的燃气涡轮10具备：压缩机20，生成压缩空气A而成的高压空气；燃烧器30，使燃料与所述高压空气混合而生成燃烧气体G；及涡轮40，由所述燃烧气体G驱动。

根据上述结构，能够提供一种通过进一步减少扩散器60中的压力损耗来更进一步提高性能的燃气涡轮10。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种通过减少压力损耗来进一步提高性能的涡轮及燃气涡轮。

符号说明

10-燃气涡轮，11-燃气涡轮转子，15-燃气涡轮壳体，16-中间机室，20-压缩机，21-压缩机转子，22-压缩机旋转轴，23-压缩机动叶片列，25-压缩机壳体，26-压缩机静叶片列，30-燃烧器，40-涡轮，41-涡轮转子，42-涡轮旋转轴，43-涡轮动叶片列，43A-末级动叶片列，45-涡轮壳体，45A-内周面，46-涡轮静叶片列，50-末级动叶片列，50A-前缘，50B-后缘，50C-叶尖侧端面，50D-轮毂侧端面，50H-动叶片主体，50M-中间部，50N-负压面，50P-正压面，60-扩散器，61-外筒，61A-第一倾斜面，61B-第二倾斜面，62-内筒，62A-外周面，63-支柱，63A-支柱前缘，63B-支柱后缘，64-人孔，70-轮盘，70A-外周面，80-轴承装置，Ac-轴线，A-空气，E-排气流路，F-燃料，G-燃烧气体，θ1、θ2-角度，θ3、θ4-流出角。

Claims (7)

1.一种涡轮，其具备：

涡轮转子，沿轴线延伸并且能够绕所述轴线旋转；

涡轮壳体，从外周侧覆盖所述涡轮转子；

多个涡轮动叶片列，具有在所述涡轮转子的外周面上沿所述轴线的周向排列的多个涡轮动叶片，且沿所述轴线方向排列；

多个涡轮静叶片列，具有在所述涡轮壳体的内周面上以相对于所述涡轮动叶片在所述轴线方向一侧相邻的方式设置并且沿周向排列的多个涡轮静叶片，且沿所述轴线方向排列；及

扩散器，设置在所述多个涡轮动叶片列中所述轴线方向上的最另一侧的末级动叶片列的所述轴线方向另一侧，并形成排气气体从所述轴线方向一侧朝向另一侧流动的排气流路，

所述扩散器具有：

内筒，沿所述轴线延伸；

外筒，从外周侧覆盖所述内筒，并且在与所述内筒之间形成所述排气流路；及

多个支柱，设置在所述排气流路的中途位置，在径向上连接所述内筒与所述外筒并且沿周向排列，

所述外筒具有随着从所述轴线方向一侧中的所述排气流路的入口朝向另一侧而从以所述轴线为中心的径向内侧向外侧延伸的第一倾斜面，

所述第一倾斜面在包含所述轴线的剖视下相对于所述轴线呈16°以上且24°以下的角度，

在所述末级动叶片列的所述涡轮动叶片中，相对于所述轴线的径向外侧的端部的喷口宽度设定为大于径向上的中间部的喷口宽度。

2.根据权利要求1所述的涡轮，其中，

在所述末级动叶片列的所述涡轮动叶片中，径向内侧的端部的喷口宽度设定为大于径向上的中间部的喷口宽度。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮，其中，

所述支柱的所述轴线方向一侧的端缘上的所述扩散器的流路截面积与所述轴线方向一侧的入口处的所述扩散器的流路截面积的面积比为1.28以上且1.37以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮，其中，

在所述末级动叶片列的所述涡轮动叶片中，从周向观察时，径向外侧的叶尖侧端面随着从所述轴线方向一侧朝向另一侧而朝向径向外侧延伸，所述叶尖侧端面相对于所述轴线所成的角度设定为大于所述第一倾斜面相对于所述轴线所成的角度。

5.根据权利要求4所述的涡轮，其中，

所述叶尖侧端面相对于所述轴线所成的角度与所述第一倾斜面相对于所述轴线所成的角度之差为0°以上且5°以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮，其中，

所述外筒还具有第二倾斜面，该第二倾斜面与所述第一倾斜面的所述轴线方向另一侧相连，并且随着从所述轴线方向一侧朝向另一侧而从径向内侧向外侧延伸，在包含所述轴线的剖视下，所述第二倾斜面相对于所述轴线所成的角度小于所述第一倾斜面相对于所述轴线所成的角度，所述支柱在所述轴线方向上横跨所述第一倾斜面和所述第二倾斜面而配置。

7.一种燃气涡轮，其具备：

压缩机，生成压缩空气而成的高压空气；

燃烧器，使燃料与所述高压空气混合而生成燃烧气体；及

权利要求1至6中任一项所述的涡轮，由所述燃烧气体驱动。