DE112020004022T5

DE112020004022T5 - Kompressor und gasturbine

Info

Publication number: DE112020004022T5
Application number: DE112020004022.4T
Authority: DE
Inventors: Chihiro MYOREN; Ryosuke Mito; Daisuke Morita
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-07-21
Also published as: US11746694B2; US20220282666A1; WO2021039531A1; JP2021032224A; CN114080508A

Abstract

Ein Kompressor schließt einen Rotor ein, der eine Mehrzahl von Scheiben einschließt, einen Wellenabschnitt, der auf einer stromabwärtigen Seite der Scheiben verbunden ist; und Rotorlaufschaufelreihen, die an der Mehrzahl von Scheiben befestigt sind; einen Stator, der ein Kompressorgehäuse einschließt; und eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen, die jeweils zwischen entsprechenden benachbarten der Rotorlaufschaufelreihen bereitgestellt sind; eine Auslassleitschaufel mit Laufschaufelhauptkörpern, die in einem Abstand in einer Umfangsrichtung auf der stromabwärtigen Seite der Scheibe, die am weitesten stromabwärts angeordnet ist, angeordnet sind, und Innendeckbänder, die die Laufschaufelhauptkörper in der Umfangsrichtung verbinden, auf einer Innenseite in einer Radialrichtung; und ein Innengehäuse, das auf der stromabwärtigen Seite der Scheibe, die sich am weitesten stromabwärts befindet, mit einem Spalt zwischen der Scheibe und dem Innengehäuse angeordnet ist. Das Innengehäuse schließt eine Außenumfangswandfläche mit Vertiefungen ein, die Innendeckbänder aufnehmen und zusammen mit einer Innenfläche des Kompressorgehäuses einen Diffusor auf der stromabwärtigen Seite der Vertiefungen bilden, und eine Innenumfangswandfläche, die einen Luftextraktionshohlraum bildet. Ein Luftextraktionsloch ist in einem Abschnitt, in den Vertiefungen, auf der stromabwärtigen Seite ausgebildet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Kompressor und eine Gasturbine.
Diese Anmeldung beansprucht Priorität aufgrund der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-156981 , eingereicht in Japan am 29. August 2019, deren Inhalte hierin eingeschlossen sind.
Stand der Technik
Ein Kompressor einer Gasturbine schließt einen Rotor mit einer Mehrzahl von Scheiben, die in einer Axialrichtung gestapelt sind, und Rotorlaufschaufelreihen, die auf Außenflächen der Scheiben bereitgestellt sind, ein Gehäuse, das den Rotor von der Außenumfangsseite bedeckt und eine Innenfläche aufweist, die mit Statorleitschaufelreihen bereitgestellt ist, und einen zylindrischen Diffusor, der auf der stromabwärtigen Seite des Gehäuses bereitgestellt ist (siehe Patentdokument 1 unten), ein. Der Diffusor wird durch die Innenfläche des Gehäuses und ein zylindrisches Innengehäuse definiert, das in einem Abstand auf der Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist. Der Diffusor ist konfiguriert, um eine Stromwegquerschnittsfläche zur stromabwärtigen Seite hin zu erweitern. Infolgedessen wird die Stromgeschwindigkeit eines Hochdruckfluids, das in den Diffusor strömt, verringert, und der statische Druck wird wiedergewonnen.
Hier ist eine Auslassleitschaufel (OGV) im Allgemeinen im Stromweg des vorstehend beschriebenen Diffusors bereitgestellt. Die Auslassleitschaufel wird durch Annehmen einer Konfiguration, in der ein Laufschaufelhauptkörper, der sich in Radialrichtung der Achse erstreckt, an der Innenfläche des Gehäuses freitragend ist, oder einer Konfiguration, in der Deckbänder jeweils an der Innenumfangsseite einer Mehrzahl von Laufschaufelhauptkörpern bereitgestellt sind, bereitgestellt. Im letzteren Fall sind an der Außenfläche des Innengehäuses Vertiefungen zur Aufnahme der Deckbänder ausgebildet.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 2012-62767 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Wie vorstehend beschrieben, findet jedoch eine statische Druckrückgewinnung des Fluids im Diffusor statt, wodurch der Druck des Fluids zur stromabwärtigen Seite hin zunimmt. Somit kann ein Leckagestrom von der stromabwärtigen Seite zur stromaufwärtigen Seite durch die vorstehend beschriebenen Vertiefungen auftreten. Ein solcher Leckagestrom geht in den Primärstrom über, was zu einem Verlust führt.
Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Kompressor und eine Gasturbine bereitzustellen, in denen ein Verlust durch Unterdrückung eines Leckagestroms weiter verringert wird.
Lösung des Problems
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, schließt ein Kompressor gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Rotor ein, der eine Mehrzahl von Scheiben, die in einer Axialrichtung gestapelt sind, einen Wellenabschnitt, der auf einer stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung der Scheiben verbunden ist, und eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufelreihen, die an der Mehrzahl von Scheiben befestigt sind, einschließt; einen Stator mit einem Kompressorgehäuse, das den Rotor von einer Außenumfangsseite umgibt, und eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen, die an dem Kompressorgehäuse befestigt sind und jeweils zwischen entsprechenden benachbarten der Rotorlaufschaufelreihen bereitgestellt sind; eine Auslassleitschaufel mit Laufschaufelhauptkörpern, die in einem Abstand in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, um von dem Kompressorgehäuse auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung einer der Scheiben, die sich am weitesten stromabwärts in der Axialrichtung befindet, vorzustehen, und Innendeckbänder, die die Laufschaufelhauptkörper in der Umfangsrichtung verbinden, auf einer Innenseite in einer Radialrichtung; und ein Innengehäuse, das auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe angeordnet ist, die am weitesten stromabwärts in Axialrichtung mit einem Spalt zwischen der Scheibe und dem Innengehäuse angeordnet ist, wobei sich das Innengehäuse in Axialrichtung in einer zylindrischen Form erstreckt. Das Innengehäuse schließt eine Außenumfangswandfläche mit Vertiefungen ein, die Innendeckbänder der Auslassleitschaufel aufnehmen und zusammen mit einer Innenfläche des Kompressorgehäuses einen Diffusor auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefungen bilden, und eine Innenumfangswandfläche, die einen Luftextraktionshohlraum bildet, in den ein Fluid durch den Spalt eingeführt wird, wobei der Luftextraktionshohlraum zwischen der Innenumfangswandfläche und einer Außenfläche des Wellenabschnitts gebildet ist. Ein Luftextraktionsloch ist durch das Innengehäuse in Radialrichtung in einem Abschnitt, in den Vertiefungen, auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung gebildet.
Ein Kompressor gemäß der vorliegenden Offenbarung schließt einen Rotor ein, der eine Mehrzahl von Scheiben, die in einer Axialrichtung gestapelt sind, einen Wellenabschnitt, der auf einer stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung der Scheiben verbunden ist, und eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufelreihen, die an der Mehrzahl von Scheiben befestigt sind, einschließt; einen Stator mit einem Kompressorgehäuse, das den Rotor von einer Außenumfangsseite umgibt, und eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen, die an dem Kompressorgehäuse befestigt sind und jeweils zwischen entsprechenden benachbarten der Rotorlaufschaufelreihen bereitgestellt sind; eine Auslassleitschaufel mit Laufschaufelhauptkörpern, die in einem Abstand in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, um von dem Kompressorgehäuse auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung einer der Scheiben, die sich am weitesten stromabwärts in der Axialrichtung befindet, vorzustehen, und Innendeckbänder, die die Laufschaufelhauptkörper in der Umfangsrichtung verbinden, auf einer Innenseite in einer Radialrichtung; einen Rotorverlängerungsabschnitt, der auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe bereitgestellt ist, die am weitesten stromabwärts in Axialrichtung angeordnet ist, wobei der Rotorverlängerungsabschnitt Vertiefungen einschließt, die Innendeckbänder der Auslassleitschaufel aufnehmen; und ein Innengehäuse, das auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung des Rotorverlängerungsabschnitts mit einem Spalt zwischen dem Rotorverlängerungsabschnitt und dem Innengehäuse angeordnet ist, wobei sich das Innengehäuse in Axialrichtung in einer zylindrischen Form erstreckt. Das Innengehäuse schließt eine Außenumfangswandfläche ein, die zusammen mit einer Innenfläche des Kompressorgehäuses einen Diffusor auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefungen bildet, und eine Innenumfangswandfläche, die einen Luftextraktionshohlraum zwischen der Innenumfangswandfläche und einer Außenfläche des Wellenabschnitts bildet. Ein Verbindungsabschnitt, der sich zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung öffnet und mit dem Luftextraktionshohlraum zwischen den Vertiefungen und dem Innengehäuse in Verbindung steht, ist in einem Abschnitt in den Vertiefungen auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung ausgebildet.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Kompressor und eine Gasturbine bereitzustellen, bei denen ein Verlust durch Unterdrückung eines Leckagestroms weiter reduziert wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Dampfturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils in 2.
4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Kompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils in 4.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Gasturbinenkonfiguration
Nachstehend wird eine Gasturbine 100 als ein Kompressor 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung der Begriff „identisch“ bedeutet, dass die Abmessungen und Formen im Wesentlichen gleich sind und Konstruktionstoleranzen und Fertigungsfehler akzeptabel sind. Wie in 1 veranschaulicht, schließt die Gasturbine 100 einen Kompressor 1, eine Brennkammer 2, eine Turbine 3 und einen Rotor 4 ein. Der Kompressor 1 komprimiert von außen angesaugte Luft, um Hochdruckluft zu erzeugen. Die Brennkammer 2 erzeugt Verbrennungsgas hoher Temperatur und hohen Drucks durch Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs aus der Hochdruckluft und einem Kraftstoff. Die Turbine 3 wird durch das Verbrennungsgas angetrieben. Der Kompressor 1 und die Turbine 3 sind durch den Rotor 4 koaxial verbunden. Dementsprechend wird die Drehantriebskraft der Turbine 3 über den Rotor 4 auf den Kompressor 1 übertragen. Infolgedessen wird der Kompressor 1 angetrieben.
Konfiguration des Kompressors
Als Nächstes wird die Konfiguration des Kompressors 1 unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. Der Kompressor 1 schließt den vorstehend beschriebenen Rotor 4 sowie einen Stator 7, Auslassleitschaufeln 8 und ein Innengehäuse 9 ein. Der Rotor 4 weist eine zylindrische Form auf, die sich in einer Richtung einer Achse Ax erstreckt. Der Rotor 4 schließt eine Mehrzahl von Scheiben 4D, die in der Richtung der Achse Ax gestapelt sind, einen Wellenabschnitt 4S und einen Induktor 42 ein.
Es ist zu beachten, dass 2 nur die Scheibe 4D veranschaulicht, die am weitesten stromabwärts in der Richtung der Achse Ax (Luftstromsrichtung) (nachstehend als die stromabwärtige Seite in der Axialrichtung bezeichnet) unter der Mehrzahl von Scheiben 4D, die in der Richtung der Achse Ax gestapelt sind, angeordnet ist.
Die Scheiben 4D sind um die Achse Ax scheibenförmig. Jede der Scheiben 4D ist mit einer Rotorlaufschaufelreihe 5 versehen. Die Rotorlaufschaufelreihe 5 schließt eine Mehrzahl von Rotorschaufeln ein, die sich von der Außenfläche (Scheibenaußenfläche Ds) der Scheibe 4D in Radialrichtung nach außen erstrecken. Die Mehrzahl von Rotorschaufeln ist in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse Ax angeordnet.
Der Wellenabschnitt 4S ragt weiter stromabwärts in Axialrichtung von einer Endfläche auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe 4D vor, die am weitesten stromabwärts in Axialrichtung in Richtung der Achse Ax (der Luftstromsrichtung) unter der Mehrzahl von Scheiben 4D angeordnet ist. Die Durchmesserabmessung des Wellenabschnitts 4S ist kleiner als die Durchmesserabmessung der Scheibe 4D.
Der Induktor 42 ist ein Ansaugmechanismus, der an der Außenfläche des Wellenabschnitts 4S (Außenfläche 41 des Wellenabschnitts) bereitgestellt ist. Obwohl nicht im Detail veranschaulicht, saugt der Induktor 42 Luft in der Nähe der Außenfläche 41 des Wellenabschnitts an, während sich der Wellenabschnitt 4S (Rotor 4) dreht. Die angesaugte Luft wird zum Beispiel zum Kühlen von Hochtemperaturelementen der Turbine 3 oder dergleichen verwendet.
Der Stator 7 schließt ein Kompressorgehäuse 1C und Statorschaufelreihen 6 ein. Das Kompressorgehäuse 1C weist eine zylindrische Form auf, die auf der Achse Ax zentriert ist. Das Kompressorgehäuse 1C bedeckt den Rotor 4 von der Außenumfangsseite. Eine Mehrzahl von Statorleitschaufelreihen 6 ist auf einem Abschnitt (Gehäuseinnenfläche 11) der Innenfläche des Kompressorgehäuses 1C, die den Scheiben 4D zugewandt ist, bereitgestellt. Es ist zu beachten, dass das Beispiel in 2 nur eine Statorleitschaufelreihe 6 veranschaulicht. Die Statorschaufelreihe 6 schließt eine Mehrzahl von Statorschaufeln ein, die sich von der Gehäuseinnenfläche 11 in Radialrichtung nach innen erstrecken. Die Mehrzahl von Statorschaufeln ist in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse Ax angeordnet. Außerdem sind die Statorschaufelreihen 6 abwechselnd mit den vorstehend beschriebenen Rotorlaufschaufelreihen 5 entlang der Achse Ax angeordnet. Der Raum zwischen der Gehäuseinnenfläche 11 und der Scheibenaußenfläche Ds (d. h. der Raum, der mit den Rotorlaufschaufelreihen 5 und den Statorleitschaufelreihen 6 versehen ist) ist ein Kompressionsstromweg Fc, durch den Hochdruckluft strömt.
Ein Abschnitt der Innenfläche des Kompressorgehäuses 1C, der in Axialrichtung weiter stromabwärts ist als die vorstehend beschriebene Gehäuseinnenfläche 11, ist eine Fläche mit vergrößertem Durchmesser 12. Die Fläche mit vergrößertem Durchmesser 12 erstreckt sich in Radialrichtung nach außen zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung.
Die Mehrzahl von Auslassleitschaufeln 8 ist auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Rotorlaufschaufelreihe 5, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärtig ist, auf der Gehäuseinnenfläche 11 bereitgestellt. Die Auslassleitschaufeln 8 sind zum Regulieren des Stroms der Hochdruckluft bereitgestellt, die in Axialrichtung stromabwärts durch die Rotorlaufschaufelreihe 5, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts ist, geströmt ist (Reduzieren einer Wirbelkomponente). Die Mehrzahl von Auslassleitschaufeln 8 ist in der Richtung der Achse Ax auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung der Scheibe 4D, die in der Axialrichtung am weitesten stromabwärtig ist, angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsform sind beispielhaft drei Reihen von Austrittsleitschaufeln 8 bereitgestellt. Die Auslassleitschaufeln 8 schließen eine Mehrzahl von Laufschaufelhauptkörpern 81, die in Radialrichtung von der Gehäuseinnenfläche 11 nach innen vorstehen und in einem Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind, und Innendeckbänder 82, die Laufschaufelhauptkörper 81 in Umfangsrichtung verbinden, ein. Radial innere Endabschnitte der Laufschaufelhauptkörper 81 befinden sich an der gleichen Position in Radialrichtung wie die oben beschriebene Scheibenaußenfläche Ds. Die Innendeckbänder 82 sind an den radial inneren Endabschnitten der Laufschaufelhauptkörper 81 bereitgestellt. Jedes der Innendeckbänder 82 weist eine ringförmige Form auf, die auf der Achse Ax zentriert ist. Die Abmessung der Innendeckbänder 82 in Richtung der Achse Ax ist größer als die Abmessung der Laufschaufelhauptkörper 81 in Richtung der Achse Ax.
Ein Innengehäuse 9 ist auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe 4D, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts ist, durch einen Spalt G, der sich in Richtung der Achse Ax erstreckt, bereitgestellt. Das Innengehäuse 9 weist eine zylindrische Form auf, die sich in Richtung der Achse Ax erstreckt. Das Innengehäuse 9 schließt einen stromaufwärtigen Innengehäuseabschnitt 9U, der sich auf der stromaufwärtigen Seite in Richtung der Achse Ax befindet (nachstehend als stromaufwärtige Seite in Axialrichtung bezeichnet), und einen stromabwärtigen Innengehäuseabschnitt 9D, der sich auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung befindet, ein.
Der stromaufwärtige Innengehäuseabschnitt 9U ist ein Abschnitt des Innengehäuses 9, der den vorstehend beschriebenen Auslassleitschaufeln 8 in der Richtung der Achse Ax entspricht. Die Außendurchmesserabmessung der Außenfläche des stromaufwärtigen Innengehäuseabschnitts 9U (erste Außenfläche 91A) ist die gleiche wie die Außendurchmesserabmessung der Scheibe 4D. Die erste Außenfläche 91A weist über die gesamte Fläche in Richtung der Achse Ax eine konstante Außendurchmesserabmessung auf. In ähnlicher Weise weist die Innenfläche des stromaufwärtigen Innengehäuseabschnitts 9U (erste Innenfläche 92A) auch eine konstante Innendurchmesserabmessung über die gesamte Fläche in der Richtung der Achse Ax auf.
Die erste Außenfläche 91A weist eine Mehrzahl von Vertiefungen R auf, die darauf ausgebildet sind, um die vorstehend beschriebenen Innendeckbänder 82 aufzunehmen. Jede der Vertiefungen R ist von der ersten Außenfläche 91A in Radialrichtung nach innen vertieft. Jede Vertiefung R hat eine ringförmige Form, die auf der Achse Ax zentriert ist, und eine rechteckige Form in einer Querschnittsansicht, die Achse Ax aufweist. Zwischen der Vertiefung R und dem Innendeckband 82 ist ein kleiner Spalt ausgebildet. Das heißt, das Volumen der Vertiefung R ist geringfügig größer als das Volumen des Innendeckbands 82. Die Außenfläche des Innendeckbands 82 befindet sich in Radialrichtung an der gleichen Position wie die erste Außenfläche 91 A.
Der stromabwärtige Innengehäuseabschnitt 9D ist integral auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung des stromaufwärtigen Innengehäuseabschnitts 9U bereitgestellt. Die Außenfläche des stromabwärtigen Innengehäuseabschnitts 9D (zweite Außenfläche 91B) verläuft in Radialrichtung nach innen zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung. Die zweite Außenfläche 91B ist der Fläche mit vergrößertem Durchmesser 12 des vorstehend beschriebenen Kompressorgehäuses 1C zugewandt. Die Innenfläche des stromabwärtigen Innengehäuseabschnitts 9D (zweite Innenfläche 92B) erstreckt sich ebenfalls in Radialrichtung nach innen zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung.
Die erste Außenfläche 91A und die zweite Außenfläche 91B, die vorstehend beschrieben sind, bilden eine Außenumfangswandfläche 91 des Innengehäuses 9. Diese Außenumfangswandfläche 91 und die Innenfläche des Kompressorgehäuses 1C bilden einen Diffusorraum D (Diffusor). Der Diffusorraum D ist zum Wiederherstellen von statischem Druck durch Reduzieren der Stromgeschwindigkeit der Hochdruckluft, die stromabwärts in Axialrichtung durch den vorstehend beschriebenen Kompressionsstromweg Fc geströmt ist, bereitgestellt.
Außerdem bilden eine erste Innenfläche 92A und eine zweite Innenfläche 92B eine Innenumfangswandfläche 92 des Innengehäuses 9. Zwischen dieser Innenumfangswandfläche 92 und der Außenfläche (Außenfläche 41 des Wellenabschnitts) des Wellenabschnitts 4S ist ein als Luftextraktionshohlraum Cs dienender Raum ausgebildet. Der Luftextraktionshohlraum Cs steht mit dem Diffusorraum D durch den Spalt G in Verbindung, der zwischen dem Innengehäuse 9 und der Scheibe 4D gebildet ist, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts liegt. Luft innerhalb des Luftextraktionshohlraums Cs wird durch den Induktor 42, der oben beschrieben ist, extrahiert. Insbesondere wird im Luftextraktionshohlraum Cs ein Luftstrom vom Spalt G zum Induktor 42 gebildet.
Außerdem ist ein Luftextraktionsloch H in einer Vertiefung Rd ausgebildet, die sich unter der vorstehend beschriebenen Mehrzahl von Vertiefungen R am weitesten stromabwärts in Axialrichtung befindet. Dieses Luftextraktionsloch H erstreckt sich von der Bodenfläche (der Fläche auf der Innenumfangsseite) der Vertiefung Rd in Radialrichtung nach innen, um durch das Innengehäuse 9 in Radialrichtung gebildet zu werden. Somit stehen der Diffusorraum D und der Luftextraktionshohlraum Cs durch dieses Luftextraktionsloch H miteinander in Verbindung. Bei dieser Konfiguration wird in dem Luftextraktionshohlraum Cs zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Luftstrom von dem Spalt G zu dem Induktor 42 ein weiterer Luftstrom von dem Luftextraktionsloch H zu dem Induktor 42 gebildet. Es ist zu beachten, dass, wie in 3 in einer vergrößerten Ansicht veranschaulicht, das Luftextraktionsloch H in einem Abschnitt der Vertiefung Rd ausgebildet ist, der in Axialrichtung weiter stromabwärts ist. Mit anderen Worten weist das Luftextraktionsloch H eine Endfläche auf, auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung, in Kontakt mit einer Endfläche der Vertiefung Rd auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung.
Operative Auswirkungen
Als Nächstes wird der Betrieb der Gasturbine 100 und des Kompressors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Um die Gasturbine 100 anzutreiben, wird zuerst der Rotor 4 durch eine externe Antriebsquelle (wie einen Elektromotor) gedreht. Wenn sich der Rotor 4 dreht, saugt der Kompressor 1 Luft von außen an und komprimiert sie, um Hochdruckluft zu erzeugen. Die Brennkammer 2 mischt Kraftstoff mit dieser Hochdruckluft, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen, und verbrennt das Luft-Kraftstoff-Gemisch, um Verbrennungsgas hoher Temperatur und hohen Drucks zu erzeugen. Das Verbrennungsgas wird der Turbine 3 zugeführt und treibt die Turbine 3 an (übt Rotationskraft auf den Rotor 4 aus). Die Rotationskraft des Rotors 4 wird auf den Kompressor 1 übertragen. Durch kontinuierliches Auftreten eines solchen Zyklus wird die Gasturbine 100 angetrieben.
Im Kompressor 1 wird dem Diffusorraum D durch den Verdichtungsstromweg Fc Hochdruckluft zugeführt. Hier tritt statische Druckrückgewinnung des Luftstroms im Diffusorraum D auf, wodurch der Druck zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung zunimmt. Somit kann, wenn das vorstehend beschriebene Luftextraktionsloch H nicht gebildet wird, zum Beispiel ein Leckagestrom von der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung durch den Spalt zwischen den Vertiefungen R und den Innendeckbänder 82 auftreten. Ein solcher Leckagestrom geht in den Primärstrom über, was zu einem Verlust führt. Angesichts dessen ist in dem Kompressor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Luftextraktionsloch H, durch das der Luftextraktionshohlraum Cs und der Diffusorraum D miteinander in Verbindung stehen, in der Vertiefung Rd ausgebildet, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts liegt. Bei dieser Konfiguration kann ein Leckagestrom, der in die Vertiefung Rd strömt, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts liegt, durch das Luftextraktionsloch H zum Luftextraktionshohlraum Cs geleitet werden. folglich kann ein Leckagestrom zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung über die Vertiefung Rd hinaus reduziert werden. Somit kann ein im Kompressor 1 auftretender Verlust unterdrückt werden.
Außerdem ist bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration die Mehrzahl von Auslassleitschaufeln 8 bereitgestellt, so dass eine Wirbelkomponente (eine Stromkomponente, die in der Drehrichtung des Rotors 4 verwirbelt wird), die in dem Strom eines Fluids enthalten ist, das in den Diffusorraum D strömt, unterdrückt werden kann, um viel kleiner zu sein. Dadurch nimmt die Stromkomponente in Richtung der Achse Ax zu, wodurch die Leistung des Kompressors 1 weiter verbessert werden kann.
Außerdem ist bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration das Luftextraktionsloch H ausgebildet, so dass sowohl eine Reduzierung eines Leckagestroms als auch eine Unterdrückung der Entwicklung einer Grenzschicht im Diffusorraum D erreicht werden kann. Dementsprechend kann, wie vorstehend beschrieben, der Durchmesser der zweiten Außenfläche 91B, die ein Abschnitt des Innengehäuses 9 ist, der in Axialrichtung weiter stromabwärts ist als die Auslassleitschaufeln 8, zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin reduziert werden. Somit kann die Querschnittsfläche des Stromwegs des Diffusorraums D weiter vergrößert werden. Infolgedessen kann die statische Druckrückgewinnung des Fluids durch den Diffusorraum D weiter erleichtert werden.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Es ist zu beachten, dass die gleichen Komponenten wie diejenigen der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen wird. Ein Kompressor 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich in Bezug auf die Konfigurationen eines Rotors 4b und eines Innengehäuses 9b.
Der Rotor 4b schließt ferner einen Rotorverlängerungsabschnitt 4E ein, der in Axialrichtung weiter stromabwärts integral ausgebildet ist als die Scheibe 4D, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts liegt. Der Rotorverlängerungsabschnitt 4E ist in einer röhrenförmigen Form ausgebildet, wobei sich die Achse Ax in der Mitte befindet, um den vorstehend beschriebenen Wellenabschnitt 4S von der Außenumfangsseite, ohne einen Spalt abzudecken. Die Außenfläche des Rotorverlängerungsabschnitts 4E ist eine erste Außenfläche 91A' mit einer Durchmesserabmessung, die gleich der Außendurchmesserabmessung der Scheibenaußenfläche Ds ist. Eine Mehrzahl von Vertiefungen Rb, die Innendeckbänder 82 der Auslassleitschaufeln 8 aufnehmen, sind in der ersten Außenfläche 91A' ausgebildet. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Innenfläche der Innendeckbänder 82 mit einem Dichtungsabschnitt S zum Abdichten des Fluidstroms zwischen den Vertiefungen Rb und den Innendeckbändern 82 versehen. Insbesondere ist der Dichtungsabschnitt S eine Mehrzahl von Dichtungsrippen, die von der Innenfläche der Innendeckbänder 82 in Radialrichtung nach innen vorstehen. Es ist zu beachten, dass anstelle der Dichtungsrippen auch andere Konfigurationen, wie beispielsweise eine Labyrinthdichtung, als Dichtungsabschnitt S verwendet werden können.
Eine Vertiefung Rd', die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts unter der Mehrzahl von Vertiefungen Rb angeordnet ist, weist eine Form auf, die sich von denen der anderen Vertiefungen Rb unterscheidet, die auf der stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung angeordnet sind. Insbesondere weist die Vertiefung Rd' einen Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung auf, der zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin offen ist. Mit anderen Worten wird die Vertiefung Rd' nur durch die Endfläche auf der stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung und die Bodenfläche definiert.
Das Innengehäuse 9b ist auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefung Rd' mit einem Spalt (einem Verbindungsabschnitt Hc) versehen, der in Richtung der Achse Ax bereitgestellt ist. Das Innengehäuse 9b weist eine zylindrische Form auf, die sich in Radialrichtung in Bezug auf die Achse Ax zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung nach innen erstreckt. Die Außenfläche (zweite Außenfläche 91B) des Innengehäuses 9b und die erste Außenfläche 91A' bilden zusammen die Außenumfangswandfläche 91. Die Außenumfangswandfläche 91 und die Innenfläche des Kompressorgehäuses 1C definieren zusammen den Diffusorraum D, wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
Die Innenfläche des Innengehäuses 9b dient als Innenumfangswandfläche 92. Ein Luftextraktionshohlraum Cs' ist zwischen der Innenumfangswandfläche 92 und der Außenfläche 41 des Wellenabschnitts ausgebildet. Eine Endfläche (stromaufwärtsseitige Endfläche 9T) des Innengehäuses 9b auf der stromaufwärtsseitigen Seite in Axialrichtung ist einer Endfläche (Endfläche Et des Verlängerungsabschnitts) der Vertiefung Rd' und des Rotorverlängerungsabschnitts 4E auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung zugewandt, wobei der vorstehend beschriebene Verbindungsabschnitt Hc dazwischen bereitgestellt ist.
Hier tritt statische Druckrückgewinnung des Fluids im Diffusorraum D auf, wodurch der Druck des Fluids zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin zunimmt. Somit kann ein Leckagestrom von der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung durch die vorstehend beschriebenen Vertiefungen Rb auftreten. Ein solcher Leckagestrom geht in den Primärstrom über, was zu einem Verlust führt. Dennoch weist in der vorstehend beschriebenen Konfiguration die Vertiefung Rd' einen Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung auf, der zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin offen ist. Außerdem ist ein Spalt, der als Verbindungsabschnitt Hc dient, zwischen der Vertiefung Rd' und dem Innengehäuse 9b gebildet. Bei dieser Konfiguration kann ein Leckagestrom, der in die Vertiefung Rd' fließt, durch den Verbindungsabschnitt Hc zum Luftextraktionshohlraum Cs' geleitet werden. Dadurch kann ein Leckagestrom zur stromaufwärtigen Seite hin in axialer Richtung über die Vertiefung Rd' hinaus reduziert werden. Infolgedessen kann die Leistung des Kompressors 1B weiter verbessert werden.
Außerdem ist bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration eine Mehrzahl von Auslassleitschaufeln 8 bereitgestellt, so dass eine Wirbelkomponente (eine Stromkomponente, die in der Drehrichtung des Rotors 4 verwirbelt wird), die in der Luftstrom enthalten ist, die in den Diffusorraum D auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung davon strömt, unterdrückt werden kann, um viel kleiner zu sein. Infolgedessen nimmt die Stromkomponente in Richtung der Achse Ax zu, wodurch die Leistung des Kompressors 1B weiter verbessert werden kann.
Außerdem ist bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration der Verbindungsabschnitt Hc ausgebildet, so dass sowohl eine Reduzierung eines Leckagestroms als auch eine Unterdrückung der Entwicklung einer Grenzschicht im Diffusorraum D erreicht werden kann. Somit kann, da der Durchmesser des Innengehäuses 9b zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin abnimmt, wie vorstehend beschrieben, die Stromwegquerschnittsfläche des Diffusors vergrößert werden. Infolgedessen kann die statische Druckrückgewinnung des Fluids durch den Diffusorraum D weiter erleichtert werden.
Außerdem kann bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ein Leckagestrom zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung durch die Vertiefung Rd' durch den Dichtungsabschnitt S weiter reduziert werden.
Andere Ausführungsform
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden oben ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, aber die spezifischen Konfigurationen beschränken sich nicht auf diese Ausführungsformen, und Designänderungen und dergleichen, die nicht vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung abweichen, sind ebenfalls eingeschlossen.
Es ist zu beachten, dass der Dichtungsabschnitt S, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, auch auf die erste Ausführungsform angewendet werden kann. Außerdem sind die Anzahl der Auslassleitschaufeln 8 und die Anzahl der Vertiefungen R, die denselben entsprechen, nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Zeichnungen beschränkt und können gemäß der Konstruktion und den Spezifikationen angemessen geändert werden.
Anmerkungen
Der in den Ausführungsformen beschriebene Kompressor 1 und die Gasturbine 100 werden beispielsweise wie folgt verstanden.
(1) Ein Kompressor 1 gemäß einem ersten Gesichtspunkt schließt einen Rotor 4 ein, der eine Mehrzahl von Scheiben 4D, die in einer Richtung einer Achse Ax gestapelt sind, einen Wellenabschnitt 4S, der auf einer stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung der Scheiben 4D verbunden ist, und eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufelreihen 5, die an der Mehrzahl von Scheiben 4D befestigt sind, einschließt; einen Stator 7, der ein Kompressorgehäuse 1C, das den Rotor 4 von einer Außenumfangsseite umgibt, und eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen 6 einschließt, die an dem Kompressorgehäuse 1C befestigt sind und jeweils zwischen entsprechenden benachbarten der Rotorlaufschaufelreihen 5 bereitgestellt sind; eine Auslassleitschaufel 8, die Laufschaufelhauptkörper 81 einschließt, die in einem Abstand in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, um von dem Kompressorgehäuse 1C auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung einer der Scheiben 4D, die am weitesten stromabwärts in der Axialrichtung angeordnet ist, vorzustehen, und Innendeckbänder 82, die Laufschaufelhauptkörper 81 in der Umfangsrichtung verbinden, auf einer Innenseite in einer Radialrichtung; und ein Innengehäuse 9, das auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe 4D angeordnet ist, die am weitesten stromabwärts in Axialrichtung mit einem Spalt G zwischen der Scheibe 4D und dem Innengehäuse 9 angeordnet ist, wobei sich das Innengehäuse 9 in Richtung der Achse Ax in einer zylindrischen Form erstreckt. Das Innengehäuse 9 schließt eine Außenumfangswandfläche 91 mit Vertiefungen R ein, die Innendeckbänder 82 der Auslassleitschaufel 8 aufnehmen und zusammen mit einer Innenfläche des Kompressorgehäuses 1C einen Diffusor D auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefungen R bilden, und eine Innenumfangswandfläche 92, die einen Luftextraktionshohlraum Cs bildet, in den ein Fluid durch den Spalt G eingeführt wird, wobei der Luftextraktionshohlraum Cs zwischen der Innenumfangswandfläche 92 und einer Außenfläche des Wellenabschnitts 4S ausgebildet ist. Ein Luftextraktionsloch H ist durch das Innengehäuse 9 in Radialrichtung, in einem Abschnitt, in den Vertiefungen R, auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung gebildet.
Hier tritt statische Druckrückgewinnung des Fluids im Diffusor D auf, wodurch der Druck des Fluids zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin zunimmt. Somit kann ein Leckagestrom von der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung durch die vorstehend beschriebenen Vertiefungen R auftreten. Ein solcher Leckagestrom geht in den Primärstrom über, was zu einem Verlust führt. Jedoch ist in der vorstehend beschriebenen Konfiguration das Luftextraktionsloch H in dem Abschnitt, in den Vertiefungen D, auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung ausgebildet. Bei dieser Konfiguration kann ein Leckagestrom, der in die Vertiefungen R fließt, durch das Luftextraktionsloch H zum Luftextraktionshohlraum Cs geleitet werden. Folglich kann ein Leckagestrom zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung über die Vertiefungen R hinaus reduziert werden.
(2) In dem Kompressor 1 gemäß einem zweiten Gesichtspunkt ist eine Mehrzahl der Auslassleitschaufeln 8 in einem Abstand in der Richtung der Achse Ax angeordnet, und die Vertiefung R ist für jede der Auslassleitschaufeln 8 bereitgestellt.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist eine Mehrzahl von Auslassleitschaufeln 8 bereitgestellt, so dass eine Wirbelkomponente (eine Stromkomponente, die in der Drehrichtung des Rotors verwirbelt wird), die in der Strom des Fluids enthalten ist, das in den Diffusor D auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung strömt, unterdrückt werden kann, um viel kleiner zu sein. Dadurch nimmt die Stromkomponente in Richtung der Achse Ax zu, wodurch die Leistung des Kompressors 1 weiter verbessert werden kann.
(3) Bei dem Kompressor 1 gemäß einem dritten Gesichtspunkt ist das Luftextraktionsloch H in einer Vertiefung Rd der Mehrzahl von Vertiefungen R ausgebildet, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts angeordnet ist.
Da bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration das Luftextraktionsloch H in der Vertiefung Rd ausgebildet ist, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts liegt, ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass ein Leckagestrom die stromaufwärtige Seite in Axialrichtung der Vertiefung Rd auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung erreicht.
(4) Bei dem Kompressor 1 gemäß einem vierten Gesichtspunkt erstreckt sich ein Abschnitt des Innengehäuses 9, der sich mehr auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung befindet als die Auslassleitschaufel 8, in Radialrichtung nach innen zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist das Luftextraktionsloch H ausgebildet, so dass sowohl eine Reduzierung eines Leckagestroms als auch eine Unterdrückung der Ausbildung einer Grenzschicht im Diffusor D erreicht werden kann. Dementsprechend kann, wie vorstehend beschrieben, der Durchmesser eines Abschnitts weiter stromabwärts in Axialrichtung als die Auslassleitschaufeln 8 im Innengehäuse 9 zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin reduziert werden. Somit kann die Querschnittsfläche des Stromwegs des Diffusors D vergrößert werden. Infolgedessen kann die statische Druckrückgewinnung des Fluids durch den Diffusor D weiter erleichtert werden.
(5) Kompressor 1B gemäß einem fünften Gesichtspunkt schließt ein: einen Rotor 4, der eine Mehrzahl von Scheiben 4D, die in einer Richtung einer Achse Ax gestapelt sind, einen Wellenabschnitt 4S, der auf einer stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung der Scheiben 4D verbunden ist, und eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufelreihen 5, die an der Mehrzahl von Scheiben 4D befestigt sind, einschließt; einen Stator 7, der einschließt: ein Kompressorgehäuse 1C, das den Rotor 4 von einer Außenumfangsseite umgibt, und eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen 6, die an dem Kompressorgehäuse 1C befestigt sind und jeweils zwischen entsprechenden benachbarten der Rotorlaufschaufelreihen 5 bereitgestellt sind; eine Auslassleitschaufel 8, die Laufschaufelhauptkörper 81 einschließt, die in einem Abstand in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, um von dem Kompressorgehäuse 1C auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung einer der Scheiben 4D, die auf einer am weitesten stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung angeordnet sind, und Innendeckbänder 82, die Laufschaufelhauptkörper 81 in der Umfangsrichtung verbinden, auf einer Innenseite in einer Radialrichtung; einen Rotorverlängerungsabschnitt 4E, der auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe 4D bereitgestellt ist, die am weitesten stromabwärts in Axialrichtung angeordnet ist, wobei der Rotorverlängerungsabschnitt 4E Vertiefungen Rb aufweist, die Innendeckbänder 82 der Auslassleitschaufel 8 aufnehmen; und ein Innengehäuse 9b, das auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung des Rotorverlängerungsabschnitts 4E mit einem Spalt zwischen dem Rotorverlängerungsabschnitt 4E und dem Innengehäuse 9b angeordnet ist, wobei sich das Innengehäuse 9b in der Richtung der Achse Ax in einer zylindrischen Form erstreckt. Das Innengehäuse 9b schließt eine Außenumfangswandfläche 91, die zusammen mit einer Innenfläche des Kompressorgehäuses 1C einen Diffusor D auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefungen Rb bildet, und eine Innenumfangswandfläche 92, die einen Luftextraktionshohlraum Cs' zwischen der Innenumfangswandfläche 92 und einer Außenfläche des Wellenabschnitts 4S bildet, ein. Ein Verbindungsabschnitt Hc, der sich zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung öffnet und mit dem Luftextraktionshohlraum Cs' zwischen den Vertiefungen Rb und dem Innengehäuse 9b in Verbindung steht, ist in einem Abschnitt, den Vertiefungen Rb, auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung ausgebildet.
Hier tritt statische Druckrückgewinnung des Fluids im Diffusor D auf, wodurch der Druck des Fluids zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin zunimmt. Somit kann ein Leckagestrom von der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung durch die vorstehend beschriebenen Vertiefungen Rb auftreten. Ein solcher Leckagestrom geht in den Primärstrom über, was zu einem Verlust führt. Dennoch weisen in der vorstehend beschriebenen Konfiguration die Vertiefungen Rb einen Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung auf, der zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin offen ist. Außerdem ist ein Spalt, der als Verbindungsabschnitt Hc dient, zwischen den Vertiefungen Rb und dem Innengehäuse 9b ausgebildet. Bei dieser Konfiguration kann ein Leckagestrom, der in die Vertiefungen Rb fließt, durch den Verbindungsabschnitt Hc zum Luftextraktionshohlraum Cs' geleitet werden. Infolgedessen kann ein Leckagestrom in Richtung der stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefungen Rb reduziert werden.
(6) In dem Kompressor 1B gemäß einem sechsten Gesichtspunkt ist eine Mehrzahl der Auslassleitschaufeln 8 in einem Abstand in der Richtung der Achse Ax angeordnet, und die Vertiefungen Rb sind für jede der Auslassleitschaufeln 8 bereitgestellt.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist die Mehrzahl von Auslassleitschaufeln 8 bereitgestellt, so dass eine Wirbelkomponente (eine Stromkomponente, die in der Drehrichtung des Rotors verwirbelt wird), die in dem Strom des Fluids enthalten ist, das in den Diffusor D auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung strömt, unterdrückt werden kann, um viel kleiner zu sein. Infolgedessen nimmt die Stromkomponente in Richtung der Achse Ax zu, wodurch die Leistung des Kompressors 1B weiter verbessert werden kann.
(7) In dem Kompressor 1B gemäß einem siebten Gesichtspunkt steht eine Vertiefung Rd' der Mehrzahl von Vertiefungen Rb, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts angeordnet ist, mit dem Verbindungsabschnitt Hc in Verbindung.
Da bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts gelegene Vertiefung Rd' mit dem Verbindungsabschnitt Hc in Verbindung steht, ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass ein Leckagestrom die in Axialrichtung stromaufwärts gelegene Seite der Vertiefung Rd' auf der in Axialrichtung stromabwärts gelegenen Seite erreicht.
(8) Bei dem Kompressor 1B gemäß einem achten Gesichtspunkt verläuft das Innengehäuse 9b in Radialrichtung nach innen zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Verbindungsabschnitt Hc ausgebildet, so dass sowohl eine Reduzierung eines Leckagestroms als auch eine Unterdrückung der Ausbildung einer Grenzschicht im Diffusor D erreicht werden kann. Dementsprechend kann, wie vorstehend beschrieben, der Durchmesser des Innengehäuses 9b zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung hin reduziert werden. Somit kann die Querschnittsfläche des Stromwegs des Diffusors D vergrößert werden. Infolgedessen kann die statische Druckrückgewinnung des Fluids durch den Diffusor D weiter erleichtert werden.
(9) Ein Kompressor 1B gemäß einem neunten Gesichtspunkt schließt ferner einen Dichtungsabschnitt S ein, der in der Innenfläche jeder der Innendeckbänder 82 bereitgestellt ist und einen Strom eines Fluids zwischen der Innenfläche und einer entsprechenden der Vertiefungen Rb abdichtet.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann ein Leckagestrom zur stromaufwärtigen Seite in Axialrichtung durch die Vertiefungen Rb durch den Dichtungsabschnitt S weiter reduziert werden.
(10) Eine Gasturbine 100 gemäß einem zehnten Gesichtspunkt schließt ein: den Kompressor 1, 1B gemäß einem der vorstehenden Gesichtspunkte; eine Brennkammer 2, die Verbrennungsgas durch Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs aus einem Kraftstoff und einem Hochdruckfluid erzeugt, das durch den Kompressor 1, 1B erzeugt wird; und eine Turbine 3, die von dem Verbrennungsgas angetrieben wird.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird ein Leckagestrom der Kompressoren 1, 1B reduziert, wodurch der Verlust der Kompressoren 1, 1B reduziert wird. Infolgedessen kann der Wirkungsgrad der Gasturbine 100 weiter verbessert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Kompressor und eine Gasturbine bereitzustellen, bei denen ein Verlust durch Unterdrückung eines Leckagestroms weiter reduziert wird.
Bezugszeichenliste

100: Gasturbine
1, 1B: Kompressor
1C: Kompressorgehäuse
11: Gehäuseinnenfläche
12: Fläche mit vergrößertem Durchmesser
2: Brennkammer
3: Turbine
4, 4b: Rotor
41: Außenfläche des Wellenabschnitts
42: Induktor
4D: Scheibe
4E: Rotorverlängerungsabschnitt
13: Wellenabschnitt
12: Rotorlaufschaufelreihe
6: Statorleitschaufelreihe
7: Stator
8: Auslassleitschaufel
81: Laufschaufelhauptkörper
82: Innendeckband
9,: 9b Innengehäuse
9D: Stromabwärtiger Innengehäuseabschnitt
9U: Stromaufwärtiger Innengehäuseabschnitt
9T: Endfläche der stromaufwärtigen Seite
91: Außenumfangswandfläche
92: Innenumfangswandfläche
91A, 91A': Erste Außenfläche
91B: Zweite Außenfläche
92A: Erste Innenfläche
92B: Zweite Innenfläche
Ax: Achse
Cs, Cs': Luftextraktionshohlraum
D: Diffusorraum
Ds: Scheibenaußenfläche
Et: Verlängerungsabschnitt Endfläche
Fc: Kompressionsstromweg
H: Luftextraktionsloch
Hc: Verbindungsabschnitt
R, Rb, Rd, Rd': Vertiefung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019156981 [0002]
JP 2012062767 A [0005]

Claims

Kompressor, umfassend: einen Rotor, der eine Mehrzahl von Scheiben, die in einer Axialrichtung gestapelt sind, einen Wellenabschnitt, der auf einer stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung der Scheiben verbunden ist, und eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufelreihen, die an der Mehrzahl von Scheiben befestigt sind, einschließt; einen Stator mit einem Kompressorgehäuse, das den Rotor von einer Außenumfangsseite umgibt, und eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen, die an dem Kompressorgehäuse befestigt sind und jeweils zwischen entsprechenden benachbarten der Rotorlaufschaufelreihen bereitgestellt sind; eine Auslassleitschaufel mit Laufschaufelhauptkörpern, die in einem Abstand in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, um von dem Kompressorgehäuse auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung einer der Scheiben, die auf einer am weitesten stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung angeordnet sind, vorzustehen, und Innendeckbänder, die Laufschaufelhauptkörper in der Umfangsrichtung verbinden, auf einer Innenseite in einer Radialrichtung; und ein Innengehäuse, das auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe angeordnet ist, die am weitesten stromabwärts in Axialrichtung mit einem Spalt zwischen der Scheibe und dem Innengehäuse angeordnet ist, wobei sich das Innengehäuse in Axialrichtung in einer zylindrischen Form erstreckt, wobei das Innengehäuse einschließt eine Außenumfangswandfläche mit Vertiefungen, die Innendeckbänder der Auslassleitschaufel aufnehmen und zusammen mit einer Innenfläche des Kompressorgehäuses einen Diffusor auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefungen bilden, und eine Innenumfangswandfläche, die einen Luftextraktionshohlraum bildet, in den ein Fluid durch den Spalt eingeführt wird, wobei der Luftextraktionshohlraum zwischen der Innenumfangswandfläche und einer Außenfläche des Wellenabschnitts gebildet ist, und ein Luftextraktionsloch durch das Innengehäuse in Radialrichtung in einem Abschnitt, in der Aussparung, auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung gebildet ist.
Kompressor gemäß Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl der Auslassleitschaufeln in einem Abstand in der axialen Richtung angeordnet ist und die Vertiefungen für jede der Auslassleitschaufeln bereitgestellt sind.
Kompressor gemäß Anspruch 2, wobei das Luftextraktionsloch in einer der Mehrzahl von Vertiefungen ausgebildet ist, die in Axialrichtung am weitesten stromabwärts angeordnet ist.
Kompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich ein Abschnitt des Innengehäuses, der in Axialrichtung weiter stromabwärts liegt als die Auslassleitschaufel, in Radialrichtung nach innen zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung erstreckt.
Kompressor, umfassend: einen Rotor, der eine Mehrzahl von Scheiben, die in einer Axialrichtung gestapelt sind, einen Wellenabschnitt, der auf einer stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung der Scheiben verbunden ist, und eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufelreihen, die an der Mehrzahl von Scheiben befestigt sind, einschließt; einen Stator mit einem Kompressorgehäuse, das den Rotor von einer Außenumfangsseite umgibt, und eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen, die an dem Kompressorgehäuse befestigt sind und jeweils zwischen entsprechenden benachbarten der Rotorlaufschaufelreihen bereitgestellt sind; eine Auslassleitschaufel mit Laufschaufelhauptkörpern, die in einem Abstand in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, um von dem Kompressorgehäuse auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung einer der Scheiben, die auf einer am weitesten stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung angeordnet sind, vorzustehen, und Innendeckbänder, die Laufschaufelhauptkörper in der Umfangsrichtung verbinden, auf einer Innenseite in einer Radialrichtung; einen Rotorverlängerungsabschnitt, der auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Scheibe bereitgestellt ist, die am weitesten stromabwärts in Axialrichtung angeordnet ist, wobei der Rotorverlängerungsabschnitt Vertiefungen einschließt, die Innendeckbänder der Auslassleitschaufel aufnehmen; und ein Innengehäuse, das auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung des Rotorverlängerungsabschnitts mit einem Spalt zwischen dem Rotorverlängerungsabschnitt und dem Innengehäuse angeordnet ist, wobei sich das Innengehäuse in Axialrichtung in einer zylindrischen Form erstreckt, wobei das Innengehäuse einschließt eine Außenumfangswandfläche, die zusammen mit einer Innenfläche des Kompressorgehäuses einen Diffusor auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung der Vertiefungen bildet, und eine Innenumfangswandfläche, die einen Luftextraktionshohlraum zwischen der Innenumfangswandfläche und einer Außenfläche des Wellenabschnitts bildet, und ein Verbindungsabschnitt, der sich zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung öffnet und mit dem Luftextraktionshohlraum zwischen den Vertiefungen und dem Innengehäuse in Verbindung steht, ist in einem Abschnitt in den Vertiefungen auf der stromabwärtigen Seite in Axialrichtung ausgebildet.
Kompressor gemäß Anspruch 5, wobei eine Mehrzahl der Auslassleitschaufeln in einem Abstand in der axialen Richtung angeordnet ist und die Vertiefungen für jede der Auslassleitschaufeln bereitgestellt sind.
Kompressor gemäß Anspruch 6, wobei eine der Mehrzahl von Aussparungen, die sich am weitesten stromabwärts in der Axialrichtung befindet, mit dem Verbindungsabschnitt in Verbindung steht.
Kompressor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei sich das Innengehäuse in Radialrichtung nach innen zur stromabwärtigen Seite in Axialrichtung erstreckt.
Der Kompressor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 umfasst außerdem: einen Dichtungsabschnitt, der an der Innenfläche jeder der Innendeckbänder bereitgestellt ist und einen Strom eines Fluids zwischen der Innenfläche und einer entsprechenden der Vertiefungen abdichtet.
Gasturbine, umfassend: den in einem der Ansprüche 1 bis 9 beschriebenen Kompressor; eine Brennkammer, die Verbrennungsgas durch Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs aus einem Kraftstoff und einem Hochdruckfluid erzeugt, das durch den Kompressor erzeugt wird; und eine Turbine, die von dem Verbrennungsgas angetrieben wird.