JP2010001821A - Variable stationary blade drive method and device for axial flow compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービン、ターボ冷凍機、ジェットエンジン等の軸流圧縮機であって、可変静翼機構を備えた軸流圧縮機の静翼駆動方法及び装置に関し、可変静翼の支持部材又は駆動装置の寿命を向上させると共に、複数の可変静翼間の角度誤差を解消可能にしたものである。 The present invention relates to an axial flow compressor such as a gas turbine, a turbo refrigerator, a jet engine or the like, and relates to a stationary blade driving method and apparatus for an axial flow compressor provided with a variable stationary blade mechanism. In addition to improving the life of the driving device, it is possible to eliminate angular errors between a plurality of variable vanes.
ジェットエンジン等の軸流圧縮機では、定格回転速度時の静翼の向きに対して、アイドリング時や高回転時には、空気の取入れ量を制御して性能の保持・向上を図るために、静翼の向きを大きく揺動させる必要がある。この揺動角度は、例えば最大で60〜70°にも達する。そのため、軸流圧縮機では、低速運転から高速運転までの幅広い作動域で、作動安定性を確保するために、可変静翼機構が用いられている。 In axial flow compressors such as jet engines, the stator blades are used to maintain and improve performance by controlling the amount of air intake during idling and high rotation, compared to the direction of the stator blades at the rated rotational speed. It is necessary to largely swing the direction of. This swing angle reaches, for example, 60 to 70 ° at the maximum. Therefore, in the axial flow compressor, a variable stationary blade mechanism is used in order to ensure operation stability in a wide operation range from low speed operation to high speed operation.
特許文献1(特開2000−345997号公報)の図2には、可変静翼機構の一例が開示されている。この可変静翼機構を図5に基づいて説明する。図5において、流体流路fを囲むようにリング状のアクチュエータリング01が配設され、アクチュエータリング01に沿って、多数の可変静翼02が環状に配置されている。可変静翼02と一体の静翼軸02aの軸端にはピニオン03が取り付けられ、ピニオン03に対向するアクチュエータリング01の面には、全周に亘ってピニオン03と噛合うラック04が形成されている。ピニオン03とラック04とで可変静翼の駆動力伝達機構05を構成している。
FIG. 2 of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-345997) discloses an example of a variable stationary blade mechanism. This variable stationary blade mechanism will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a ring-
アクチュエータリング01を図示しないアクチュエータによって周方向に正又は逆方向(矢印a又はb方向)に回動(自転)させ、アクチュエータリング01の動きを駆動力伝達機構05を介して可変静翼02に伝達することによって、多数の静翼02の流体流fに対する向きを同時に同じ方向に変えることができる。なお、アクチュエータリング01は、ガスタービンでは、直径が2〜3mもの大型で重量が大きいものとなる。
The
図6は、ガスタービンの圧縮機の入口に設けられた可変式入口案内翼の駆動機構を示す。入口案内翼も空気取入口の周囲に設けられた可変静翼のひとつである。図6において、アクチュエータリング011は、ガスタービンの圧縮機の入口に垂直方向に立設配置されている。アクチュエータリング011に沿って空気取入口iを囲むように複数の静翼012が放射状に配置されている。アクチュエータリング011は、アクチュエータリング011の外周面に配置された複数のガイドローラ013によって正逆方向に回動可能に支持されている。
FIG. 6 shows a drive mechanism of a variable inlet guide vane provided at the inlet of the compressor of the gas turbine. The inlet guide vane is one of the variable vanes provided around the air intake. In FIG. 6, the
アクチュエータリング011の外周面に設けられた接続部014に、アクチュエータ010の出力軸010aを接続し、アクチュエータリング011をアクチュエータ010によって周方向に正又は逆方向に回動させる。可変静翼012と一体の静翼軸012aは、アクチュエータリング011とリンク機構で連結され、連動して回動するように構成されている。そのため、アクチュエータリング011の周方向への回動によって、複数の可変静翼012の空気流に対する向きを同時に同じ方向に変えることができる。これによって、空気取入口iを流れる空気の流量を可変とすることができる。
The
特許文献2(特開2006−138250号公報)には、アクチュエータリングを周方向に回動させるための種々の駆動機構が開示されている。特許文献2の図4には、モータとねじ機構を用いた駆動機構が開示され、図5には、前述のようなピニオン・ラック機構が開示されている。図6には、電磁石を用いた駆動機構が開示され、図7には、油圧アクチュエータを用いた駆動機構が開示されている。また、図8には、差圧アクチュエータを用いた駆動機構が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-138250 discloses various drive mechanisms for rotating an actuator ring in the circumferential direction. FIG. 4 of Patent Document 2 discloses a drive mechanism using a motor and a screw mechanism, and FIG. 5 discloses a pinion rack mechanism as described above. FIG. 6 discloses a drive mechanism using an electromagnet, and FIG. 7 discloses a drive mechanism using a hydraulic actuator. FIG. 8 discloses a drive mechanism using a differential pressure actuator.
特許文献2の図6〜図8に開示された駆動機構は、アクチュエータリングの半径方向に突起部を固設し、電磁石、油圧アクチュエータ又は弁の切替えによって高圧部の圧力がピストンを一方向に動かす差圧アクチュエータによって、該突起部を周方向に動かすように構成されている。 The drive mechanism disclosed in FIGS. 6 to 8 of Patent Document 2 has a protruding portion fixed in the radial direction of the actuator ring, and the pressure of the high pressure portion moves the piston in one direction by switching the electromagnet, the hydraulic actuator, or the valve. The protrusion is moved in the circumferential direction by a differential pressure actuator.
前述のように、アクチュエータリングはその周囲に配置された複数のガイドローラで支持されている。図7は、アクチュエータリングを9個のガイドローラで支持する例を示している。図7において、アクチュエータリング011は、垂直方向に立設配置されるので、実質的に、下方に配置されたガイドローラ013e及び013fの2個で支持される。アクチュエータリング011は大型であり、重量が大きいので、製作時の寸法誤差やアクチュエータリングの自重等により、ガイドローラ013e及び013f以外のガイドローラとの間で隙間cを生じる。
As described above, the actuator ring is supported by a plurality of guide rollers arranged around the actuator ring. FIG. 7 shows an example in which the actuator ring is supported by nine guide rollers. In FIG. 7, since the
この状態でアクチュエータ010を駆動させて、アクチュエータ010の出力軸010aを矢印a方向に移動させた場合、アクチュエータリング011は、周方向の回動(自転)と共に、わずかな公転運動が生じる。このため、アクチュエータリング011はガイドローラ013eを乗り越えて、ガイドローラ013dに衝突する。
アクチュエータリング011を矢印b方向に自転させた場合も、同様に、アクチュエータリング011はガイドローラ013fを乗り越えて、ガイドローラ013gに衝突する。
When the
Similarly, when the
アクチュエータリング011がガイドローラ013d又は013gに衝突することで、衝撃的な力が作用するので、ガイドローラの表面にひびが入ったり、ガイドローラの軸受が曲がったりする事態が生じる。また、アクチュエータ010等の駆動部にもアクチュエータリング11から衝撃的な力が作用し、アクチュエータ010や接続部014の寿命を短くする。
When the
また、前記公転運動は、上部に配置されたガイドローラ013aを中心とした公転運動となる。このような公転運動が起こるため、アクチュエータリング011が不連続な動きとなり、アクチュエータ010の出力がガイドローラ013aやガイドローラ013a付近の可変静翼には、アクチュエータリング011の周方向の動きとして、正確に伝達されない現象が起きる。そのため、複数ある可変静翼間で角度誤差が発生するという問題が生じる。
Further, the revolving motion is a revolving motion around the
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、軸流圧縮機の可変静翼駆動装置において、アクチュエータリングの支持部や駆動機構に大きな衝撃力を作用させないようにして、これら機器の寿命を延ばすと共に、複数の可変静翼間での角度誤差をなくし、静翼の動作確実性を向上させることを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention extends the life of these devices by preventing a large impact force from acting on the support portion and the drive mechanism of the actuator ring in the variable stator blade drive device of the axial flow compressor. An object of the present invention is to eliminate the angular error between a plurality of variable vanes and improve the operational reliability of the vanes.
前記目的を達成するため、本発明の軸流圧縮機の可変静翼駆動方法は、
流体流路を囲んで環状配置された複数の可変静翼に沿って回動自在に支持されたリングを回動させ、駆動力伝達機構を介して可変静翼を回動させる軸流圧縮機の静翼駆動方法において、
前記リングを上下方向に立てた状態で、リングの直径より小さくかつリングの安定支持を可能とする間隔をもちリングの下方に配置された2個のガイドローラに載置させ支持させると共に、
該リングに対しリングを該ガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付加しておき、
この状態で該リングを周方向に回動させて静翼の向きを変えるようにしたものである。
In order to achieve the above object, a variable stator blade driving method for an axial compressor according to the present invention includes:
An axial flow compressor that rotates a ring supported rotatably along a plurality of variable stator blades arranged in an annular shape surrounding a fluid flow path, and rotates the variable stator blades via a driving force transmission mechanism. In the stationary blade driving method,
With the ring standing up and down, it is placed on and supported by two guide rollers that are smaller than the diameter of the ring and have an interval that enables stable support of the ring and is arranged below the ring,
An elastic force is applied to the ring in a direction in which the ring is pressed against the guide roller,
In this state, the ring is rotated in the circumferential direction to change the direction of the stationary blade.
本発明方法において、リングを複数のガイドローラで支持する場合に、実際にリングを下方から支持する2個のガイドローラ以外に、リングとの間で隙間が生じてリングの支持に加担しないガイドローラを必ずしも必要としない。代わりに、リングを該2個のガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付与させることで、リングとガイドローラ間の遊びをなくし、ガイドローラによるリングの安定支持を可能にしたものである。 In the method of the present invention, when the ring is supported by a plurality of guide rollers, in addition to the two guide rollers that actually support the ring from below, a guide roller that does not participate in the support of the ring due to a gap formed with the ring Is not necessarily required. Instead, an elastic force is applied in the direction in which the ring is pressed against the two guide rollers, so that play between the ring and the guide roller is eliminated, and the ring can be stably supported by the guide roller.
これによって、リングを周方向に回動(自転)させる時に、リングが常に2個のガイドローラから離れずに回動するので、公転運動を起さず、自転運動のみを行なうようになる。従って、複数ある静翼間で角度誤差が生じことなく、かつガイドローラへの衝突も起こらないため、リングの支持部やリングの駆動機構に衝撃力が作用しない。そのため、該支持部や駆動機構の寿命を延ばすことができる。さらに、ガイドローラの個数を低減でき、リング支持機構の部品点数が減るので、低コスト化を可能とする。
なお、本発明方法では、リングの支持をより確実に支持するために、前記2個のガイドローラ以外のガイドローラの設置を妨げない。
As a result, when the ring is rotated (rotated) in the circumferential direction, the ring is always rotated without being separated from the two guide rollers, so that only the rotation motion is performed without causing the revolving motion. Accordingly, no angular error occurs between a plurality of stationary blades, and no collision with the guide roller occurs, so that no impact force acts on the ring support and the ring drive mechanism. Therefore, the life of the support part and the drive mechanism can be extended. Furthermore, the number of guide rollers can be reduced, and the number of parts of the ring support mechanism can be reduced, so that the cost can be reduced.
In the method of the present invention, in order to support the ring more reliably, installation of guide rollers other than the two guide rollers is not hindered.
つぎに、前記本発明方法を実施するための本発明の軸流圧縮機の可変静翼駆動装置は、
流体流路を囲んで環状配置された複数の可変静翼に沿って回動自在に支持されたリングと、該リングを周方向に正又は逆方向に回動させるアクチュエータと、該リングの動きを可変静翼に伝達する駆動力伝達機構とを備えた軸流圧縮機の可変静翼駆動装置において、
前記リングを上下方向に立てた状態で支持し、該リングの直径より小さくかつリングの安定支持を可能とする間隔をもってリングの下方に配置された2個のガイドローラと、
該リングを該ガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付加する弾性力付加機構と、を備え、
該弾性力付加機構でリングを該ガイドローラに押し当てた状態で前記アクチュエータによりリングを周方向に回動させるように構成したものである。
Next, the variable stator blade drive device of the axial compressor of the present invention for carrying out the method of the present invention comprises:
A ring that is rotatably supported along a plurality of variable stator vanes that are annularly arranged around the fluid flow path, an actuator that rotates the ring in the forward or reverse direction in the circumferential direction, and a movement of the ring. In a variable stator blade drive device of an axial compressor having a driving force transmission mechanism that transmits to a variable stator blade,
Two guide rollers that support the ring in an upright direction, and that are smaller than the diameter of the ring and arranged below the ring with a spacing that enables stable support of the ring;
An elastic force application mechanism that applies an elastic force in a direction of pressing the ring against the guide roller,
The ring is rotated in the circumferential direction by the actuator while the ring is pressed against the guide roller by the elastic force applying mechanism.
本発明装置によれば、前記弾性力付加機構により、リングを常に2個のガイドローラに押し当てた状態でリングを周方向に回動させるので、自転運動以外の余計な公転運動が起こらない。そのため、ガイドローラやアクチュエータの駆動部に衝撃力が作用しないので、ガイドローラやアクチュエータの駆動部に破損や亀裂を発生させず、これら機器の寿命を延ばすことができる。また、複数ある可変静翼間で角度誤差を生じない。さらに、ガイドローラの個数を低減でき、リング支持機構の部品点数が減るので、低コスト化を可能とする。 According to the apparatus of the present invention, the elastic force application mechanism rotates the ring in the circumferential direction while the ring is always pressed against the two guide rollers, so that no extra revolving motion other than the rotation motion occurs. Therefore, since the impact force does not act on the guide roller or the actuator drive unit, the guide roller or actuator drive unit is not damaged or cracked, and the life of these devices can be extended. In addition, no angular error occurs between a plurality of variable vanes. Furthermore, the number of guide rollers can be reduced, and the number of parts of the ring support mechanism can be reduced, so that the cost can be reduced.
本発明装置において、前記弾性力付加機構を、リングの内側にバネ部材を介して支持されると共に、該バネ部材の弾性力によってリングの内周面に押し当てられ、リングを該ガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付加する第2のガイドローラで構成するとよい。
これによって、弾性力付加機構を簡素な構成とすることができる。また、第2のガイドローラをリングの内側に配置するので、リング支持部が大径化せず、圧縮機の構成を簡素化できる。
In the apparatus of the present invention, the elastic force application mechanism is supported on the inner side of the ring via a spring member, and is pressed against the inner peripheral surface of the ring by the elastic force of the spring member, thereby pushing the ring against the guide roller. It is good to comprise with the 2nd guide roller which adds elastic force to the direction which hits.
As a result, the elastic force application mechanism can have a simple configuration. In addition, since the second guide roller is disposed inside the ring, the ring support portion does not increase in diameter, and the configuration of the compressor can be simplified.
また、本発明装置において、前記弾性力付加機構を、両端を前記リングの下部に接続された回転力付加ベルトと、リングと回転力付加ベルトの間に配置され回転力付加ベルトに噛み合って回動することで、リングを周方向に回動させるベルト車と、該ベルト車に対して下方に向い回転力付加ベルトを緊張させる方向に弾性力を付加するバネ機構と、で構成するとよい。 Further, in the device of the present invention, the elastic force applying mechanism is rotated by meshing with the rotational force applying belt disposed between the ring and the rotational force adding belt, the rotational force applying belt having both ends connected to the lower part of the ring. Thus, a belt wheel that rotates the ring in the circumferential direction, and a spring mechanism that applies an elastic force in a direction in which the rotational force adding belt is tensioned downward with respect to the belt wheel may be configured.
かかる構成では、リングの内側の流体流路にガイドローラを配置しないので、流体の流れを妨害しない利点をもつ。また、ベルト車に下方に向う弾性力を付与しながら、リングを自転させるので、常にリングを2個のガイドローラに押し付ける力が作用し、リングがガイドローラを乗り上げる方向の力は発生しない。従って、リングがガイドローラを乗り越えるおそれがない。 In such a configuration, the guide roller is not disposed in the fluid flow path inside the ring, so that there is an advantage that the fluid flow is not obstructed. Further, since the ring rotates while applying a downward elastic force to the belt wheel, a force pressing the ring against the two guide rollers always acts, and no force in a direction in which the ring rides on the guide roller is generated. Therefore, there is no possibility that the ring gets over the guide roller.
また、本発明装置において、リングの中心と2個のガイドローラの中心とを夫々結ぶ2本の中心線のなす角度を60〜100°とするとよい。前記角度が100°を越えると、リングからガイドローラに加わる面圧が過剰になり、リングを周方向に回動させるために大きな駆動力が必要になると共に、過剰な面圧によりガイドローラの破損又はひび割れを起すおそれが出てくる。逆に前記角度が60°を下回ると、リングの駆動時に、リングがガイドローラを乗り越えるおそれが出てくる。 In the device of the present invention, an angle formed by two center lines connecting the center of the ring and the centers of the two guide rollers may be 60 to 100 °. When the angle exceeds 100 °, the surface pressure applied to the guide roller from the ring becomes excessive, and a large driving force is required to rotate the ring in the circumferential direction, and the guide roller is damaged by the excessive surface pressure. Or there is a risk of cracking. Conversely, if the angle is less than 60 °, the ring may get over the guide roller when the ring is driven.
従って、前記角度を60〜100°にすることによって、ガイドローラに付加されるリングの面圧を低減し、リングの回動を容易にできると共に、ガイドローラの破損やひび割れ等を起こさず、長寿命を可能にし、かつリングをガイドローラで安定支持できる。 Therefore, by setting the angle to 60 to 100 °, the surface pressure of the ring applied to the guide roller can be reduced, the ring can be easily rotated, and the guide roller is not damaged or cracked. Life is possible and the ring can be stably supported by the guide roller.
また、本発明装置において、ガイドローラを、連結棒で回動可能に連結された2個のローラで構成し、該連結棒の中間部を支持部に対して回動可能に軸着させ、該2個のローラでリングの荷重を均等負担可能に構成するとよい。
これによって、ガイドローラに付加されるリングの面圧を2個のローラで分担することで、1個のローラ当りの面圧を低減できる。また、2個のローラに作用するリングの荷重を均等に負担できるため、必要最小限の安全率で設計が可能となる。
In the device of the present invention, the guide roller is composed of two rollers rotatably connected by a connecting rod, and an intermediate portion of the connecting rod is pivotally attached to a support portion, It is good to comprise so that the load of a ring can be equally borne by two rollers.
As a result, the surface pressure per roller can be reduced by sharing the surface pressure of the ring applied to the guide roller by the two rollers. Further, since the load of the ring acting on the two rollers can be equally applied, the design can be performed with the minimum necessary safety factor.
本発明方法によれば、流体流路を囲んで環状配置された複数の可変静翼に沿って回動自在に支持されたリングを回動させ、駆動力伝達機構を介して可変静翼を回動させる軸流圧縮機の可変静翼駆動方法において、前記リングを上下方向に立てた状態で、リングの直径より小さくかつリングの安定支持を可能とする間隔をもつ2個のガイドローラに載置させ支持させると共に、該リングに対しリングを該ガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付加しておき、この状態で該リングを周方向に回動させて静翼の向きを変えるようにしたことにより、リングの支持部や駆動機構に大きな衝撃力を作用せず、これらの長寿命化を可能にすると共に、複数の可変静翼間の角度誤差をなくし、かつ構成を簡素化して低コストとすることができる。 According to the method of the present invention, the ring that is rotatably supported along the plurality of annularly arranged variable stationary blades surrounding the fluid flow path is rotated, and the variable stationary blade is rotated via the driving force transmission mechanism. In a variable stator vane driving method of an axial flow compressor to be moved, the ring is placed on two guide rollers having a distance smaller than a diameter of the ring and capable of stably supporting the ring in a state where the ring is set up and down. In addition, the elastic force is applied to the ring in the direction of pressing the ring against the guide roller, and the ring is rotated in the circumferential direction in this state to change the direction of the stationary blade. As a result, a large impact force is not applied to the ring support and the drive mechanism, the service life of these rings can be extended, the angle error between the plurality of variable stator vanes can be eliminated, and the configuration can be simplified and the cost can be reduced. can do.
また、本発明装置によれば、流体流路を囲んで環状配置された複数の可変静翼に沿って回動自在に支持されたリングと、該リングを周方向に正又は逆方向に回動させるアクチュエータと、該リングの動きを可変静翼に伝達する駆動力伝達機構とを備えた軸流圧縮機の可変静翼駆動装置において、前記リングを上下方向に立てた状態で支持し、該リングの直径より小さくかつリングの安定支持を可能とする間隔をもって配置された2個のガイドローラと、該リングを該ガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付加する弾性力付加機構と、を備え、該弾性力付加機構でリングを該ガイドローラに押し当てた状態で前記アクチュエータによりリングを周方向に回動させるように構成したことにより、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。 Further, according to the device of the present invention, a ring that is rotatably supported along a plurality of annularly arranged variable vanes surrounding the fluid flow path, and rotates the ring in the forward or reverse direction in the circumferential direction. And a driving force transmission mechanism for transmitting the movement of the ring to the variable stator blade, wherein the ring is supported in an upright direction, and the ring is supported. Two guide rollers that are smaller than the diameter of the ring and arranged at a distance that enables stable support of the ring, and an elastic force application mechanism that applies an elastic force in a direction in which the ring is pressed against the guide roller. With the configuration in which the ring is rotated in the circumferential direction by the actuator in a state where the ring is pressed against the guide roller by the elastic force applying mechanism, it is possible to obtain the same operation effect as the method of the present invention. Kill.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the present invention to that only, unless otherwise specified.
(実施形態1)
本発明をガスタービンの可変式入口案内翼(可変静翼)に適用した第1実施形態を図1及び図2に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る静翼駆動機構を模式的に示す。図1において、アクチュエータリング11は、図示しない複数の可変静翼と共に、空気取入口iの周囲に配置される。アクチュエータリング11の外側下方に配置された2個のガイドローラ13a及び13bによって支持されている。なお、図1において、可変静翼の図示を省略している。
(Embodiment 1)
A first embodiment in which the present invention is applied to a variable inlet guide vane (variable stationary vane) of a gas turbine will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 schematically shows a stationary blade driving mechanism according to the present embodiment. In FIG. 1, the
アクチュエータ10は、油圧式又は電動式のアクチュエータであって、その出力軸10aは、アクチュエータリング11の外周面に固着された接続部14に接続されている。そして、アクチュエータ10を作動させることによって、アクチュエータリング11を正又は逆止方向(矢印a方向又は矢印b方向)に回動させることができる。
The actuator 10 is a hydraulic or electric actuator, and its
アクチュエータリング11の内側には、第2ガイドローラ15を配置している。第2ガイドローラ15は、固定部17にバネ部材16を介して支持されている。即ち、バネ部材16の一端は固定部17に接続され、バネ部材16の他端は第2ガイドローラ15に接続されている。こうして、第2ガイドローラ15をバネ部材16の弾性力によってアクチュエータリング11の内周面に押し当て、アクチュエータリング11をガイドローラ13a、13bと第2ガイドローラ15とで両側から支持している。
A
アクチュエータリング11の中心点O1とガイドローラ13aの中心点O2とを結ぶ中心線L1と、アクチュエータリング11の中心点O1とガイドローラ13bの中心点O3とを結ぶ中心線L2とのなす角度αを60〜100°とする。かかる角度とすることによって、アクチュエータリング11を回動したときに、アクチュエータリング11がガイドローラ13a又は13bを乗り越える方向の力が作用したとしても、アクチュエータリングの自重が勝り、ガイドローラ13a及び13bでアクチュエータリング11を安定して支持できる。
The center point of the
また、アクチュエータリング11がその自重によってガイドローラ13a、13bに付加する面圧を低減して、アクチュエータ10によるアクチュエータリング11の周方向の回動に要する駆動力を低減できる。
In addition, the surface pressure applied to the
図2に、ガイドローラ13a又は13bの拡大図を示す。図2において、ガイドローラ13a又は13bは、ローラ18の回転軸18aが軸受19によって回動自在に支持されている。軸受19は固定部20に固設されている。
FIG. 2 shows an enlarged view of the
かかる構成において、アクチュエータリング11の外周面を2個のガイドローラ13a及び13bによって支持すると共に、アクチュエータリング11の内周面に第2ガイドローラ15を当て、アクチュエータリング11をバネ部材16の弾性力によってガイドローラ13a及び13bに押し付けるようにしているので、アクチュエータリング11の支持部に遊びをなくすことができる。
In such a configuration, the outer peripheral surface of the
そのため、アクチュエータ10でアクチュエータリング11を矢印a方向又は矢印b方向に回動するとき、アクチュエータリング11を自転のみ行なわせ、余計な公転運動を起さないので、アクチュエータリング11のガイドローラ13a、13b又は第2ガイドローラ15やアクチュエータ10に衝撃力が作用しない。従って、これらの支持機構及びアクチュエータ10を長寿命とすることができる。
また、アクチュエータリング11の不連続な動きを無くしたので、複数の静翼間で角度誤差を無くすことができる。従って、空気取入口iからの空気取入量を正確に制御でき、これによって、熱効率を向上できる。
Therefore, when the
Further, since the discontinuous movement of the
また、2個のガイドローラ13aおよび13bと、第2ガイドローラ15のみでアクチュエータリング11を支持するので、支持機構を簡素化できる。
なお、本実施形態において、アクチュエータリング11の安定支持をより確実にするために、ガイドローラ13a及び13b以外のガイドローラを、例えば、アクチュエータリング11の側方又は上方に配設してもよい。
Further, since the
In the present embodiment, a guide roller other than the
(実施形態2)
次に、本発明の第2実施形態を図3に基づいて説明する。図3は図2に相当するガイドローラの拡大図である。図3において、本実施形態に係るガイドローラ機構30は、互いの間隔を開けた2個のローラ31及び32で構成されている。ローラ31及び32の回転軸31a及び32aは連結棒33で連結され、かつ連結棒33で回動可能に支持されている。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged view of the guide roller corresponding to FIG. In FIG. 3, the
連結棒33の中間部を、軸受19で支持すると共に、連結棒33を回転軸34を介して軸受19に回動自在に軸着させている。そして、軸受19を固定部20に固設している。なお、その他の構成は、前記第1実施形態と同一であるので、それらの説明を省略する。
The intermediate portion of the connecting
本実施形態によれば、ガイドローラ機構30を2個のローラ31及び32で構成しているので、1個のローラに付加されるアクチュエータリング11の面圧を低減できる。さらに、連結棒33が軸受19に対して回動自在であるので、ペアとなるローラ31,32に作用する面圧を均等に分割でき、従って、ローラ31,32につき、必要最小限の安全率での設計が可能になる。
According to this embodiment, since the
(実施形態3)
次に、本発明の第3実施形態を図4に基づいて説明する。図4において、アクチュエータリング11を、アクチュエータリング11の外側下方に配置した2個のガイドローラ13a及び13bで支持し、アクチュエータリング11の中心点O1とガイドローラ13a又は13bの中心点O2又はO3とを結ぶ中心線L1とL2とのなす角度αが第1実施形態の角度αと同一の角度をなしている。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4, the
本実施形態では、アクチュエータリング11を周方向に回動する駆動機構が第1実施形態と異なる。以下、本実施形態の駆動機構40を説明する。アクチュエータリング11の下部外周面に2個のブラケット41及び42を固設し、チェーンベルト43の両端を該ブラケット41及び42に接続している。アクチュエータリング11の外周面とチェーンベルト43の間にプーリ44を配置している。プーリ44の外周面には、チェーンベルト43の凹凸部43aと噛合う凹凸部44aを有する。
In the present embodiment, the drive mechanism that rotates the
プーリ44の凹凸部44aはチェーンベルト43の凹凸部43aと噛み合っており、プーリ44を図示しない駆動装置で正又は逆方向(矢印a方向又は矢印b方向)に回動させることにより、チェーンベルト43を矢印a方向又は矢印b方向に引張ることができる。
また、プーリ44をバネ部材45を介して固定部46に接続し、プーリ44に対し、プーリ44を下方に付勢するバネ部材45の弾性力を付加している。
The
Further, the
かかる構成において、チェーンベルト43には、プーリ44を介して、チェーンベルト43を下方に引張るバネ部材45の弾性力が付加されている。従って、チェーンベルト43によって、常にアクチュエータリング11をガイドローラ13a及び13bに押し付ける弾性力が付加されている。この状態で、図示しない駆動装置によりプーリ44を正又は逆方向に回動させると、チェーンベルト43に矢印a方向又は矢印b方向に向う引張り力が付加され、アクチュエータリング11を矢印a方向又は矢印b方向に回動することができる。
In this configuration, the elastic force of the
本実施形態によれば、常にアクチュエータリング11をガイドローラ13a及び13bに押し付ける弾性力が付加されているため、アクチュエータリング11とガイドローラ13a又は13b間に遊びが発生しないため、アクチュエータリング11の駆動時に、ガイドローラ13a、13bやチェーンベルト43やプーリ44に衝撃力が作用しない。従って、これらの機器の破損やひび割りを招かず、これらの寿命を向上できる。
また、アクチュエータリング11が不連続な動きをしないため、複数の可変静翼間で角度誤差を生じない。そのため、空気取入量を正確に制御できるので、熱効率を向上できる。
According to the present embodiment, since the elastic force that always presses the
Further, since the
さらに、アクチュエータリング11の支持機構及び駆動機構を、2個のガイドローラ13a、13bやチェーンベルト43、プーリ44等で構成しているので、該支持機構及び駆動機構を簡素化できると共に、これらの機器をアクチュエータリング11の内側の空気取入口iに配置しないので、空気流をみだすおそれがない。
Further, since the support mechanism and the drive mechanism of the
なお、前記第3実施形態において、チェーンベルト43を用いる代わりに、スチールベルトやリンク機構等を用いて、プーリ44の回転力をアクチュエータリング11に伝達するようにしてもよい。
また、前記第1〜第3実施形態は、いずれも本発明をガスタービン圧縮機の可変入口案内翼に適用した例であるが、本発明は可変入口案内翼に限らず、他の可変静翼全般に適用可能である。
In the third embodiment, instead of using the
The first to third embodiments are examples in which the present invention is applied to variable inlet guide vanes of a gas turbine compressor. However, the present invention is not limited to variable inlet guide vanes, and other variable stationary vanes. Applicable in general.
本発明によれば、軸流圧縮機に設けられた静翼の可変機構を長寿命化かつ簡素化できると共に、可変静翼の動作を正確に制御できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the variable mechanism of the stationary blade provided in the axial flow compressor can be extended in life and simplified, and the operation of the variable stationary blade can be accurately controlled.
02,012 可変静翼
05 駆動力伝達機構
10 アクチュエータ
11 アクチュエータリング
13a、13b ガイドローラ
15 第2ガイドローラ
16 バネ部材(弾性力付加機構)
19 軸受(支持部)
31,32 ローラ
33 連結棒
40 アクチュエータリング駆動機構
43 チェーンベルト(回転力付加ベルト)
44 プーリ(ベルト車)
45 バネ部材(バネ機構)
i 空気取入口(流体流路)
L1、L2 中心線
02, 012
19 Bearing (support)
31, 32
44 Pulley (belt car)
45 Spring member (spring mechanism)
i Air intake (fluid flow path)
L 1 , L 2 center line
Claims (6)
前記リングを上下方向に立てた状態で、リングの直径より小さくかつリングの安定支持を可能とする間隔をもちリングの下方に配置された2個のガイドローラに載置させ支持させると共に、
該リングに対しリングを該ガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付加しておき、
この状態で該リングを周方向に回動させて静翼の向きを変えるようにしたことを特徴とする軸流圧縮機の可変静翼駆動方法。 An axial flow compressor that rotates a ring supported rotatably along a plurality of variable stator blades arranged in an annular shape surrounding a fluid flow path, and rotates the variable stator blades via a driving force transmission mechanism. In the variable vane driving method,
With the ring standing up and down, it is placed on and supported by two guide rollers that are smaller than the diameter of the ring and have an interval that enables stable support of the ring and is arranged below the ring,
An elastic force is applied to the ring in a direction in which the ring is pressed against the guide roller,
In this state, the ring is rotated in the circumferential direction to change the direction of the stationary blades.
前記リングを上下方向に立てた状態で支持し、該リングの直径より小さくかつリングの安定支持を可能とする間隔をもってリングの下方に配置された2個のガイドローラと、
該リングを該ガイドローラに押し当てる方向に弾性力を付加する弾性力付加機構と、を備え、
該弾性力付加機構でリングを該ガイドローラに押し当てた状態で前記アクチュエータによりリングを周方向に回動させるように構成したことを特徴とする軸流圧縮機の可変静翼駆動装置。 A ring that is rotatably supported along a plurality of variable stator vanes that are annularly arranged around the fluid flow path, an actuator that rotates the ring in the forward or reverse direction in the circumferential direction, and a movement of the ring. In a variable stator blade drive device of an axial compressor having a driving force transmission mechanism that transmits to a variable stator blade,
Two guide rollers that support the ring in an upright direction, and that are smaller than the diameter of the ring and arranged below the ring with a spacing that enables stable support of the ring;
An elastic force application mechanism that applies an elastic force in a direction of pressing the ring against the guide roller,
A variable stator blade drive device for an axial compressor, wherein the ring is rotated in the circumferential direction by the actuator while the ring is pressed against the guide roller by the elastic force applying mechanism.
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