JP2011196280A - Flow regulating device of rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機械の流体入口部に設けられた可変案内翼を用いて、内部に取り込む流体の流量を調整可能な回転機械の流量調整装置に関するものである。 The present invention relates to a flow rate adjusting device for a rotary machine that can adjust a flow rate of a fluid taken into the interior using a variable guide vane provided at a fluid inlet of the rotary machine.
例えば、回転機械の一種である発電用のガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス(作動流体)を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。 For example, a gas turbine for power generation, which is a kind of rotating machine, includes a compressor, a combustor, and a turbine. The air taken in from the air intake port is compressed by the compressor to become high-temperature and high-pressure compressed air. In the combustor, the fuel is supplied to the compressed air and burned, so that the high-temperature and high-pressure is burned. The combustion gas (working fluid) is obtained, the turbine is driven by the combustion gas, and the generator connected to the turbine is driven.
このようなガスタービンの圧縮機にて、回転軸に複数の動翼が複数段にわたって装着されると共に、ケーシングに複数の静翼が複数段にわたって装着されており、空気取入口に入口案内翼が設けられている。この入口案内翼は、複数の翼本体が周方向に沿って並設されると共に、駆動装置により各翼本体の角度を変更可能となっている。従って、ガスタービンによる発電量などに応じて、駆動装置により各翼本体の角度を変更することで、空気取入口の流路面積を変えて内部に取り込む空気量を調整することができる。 In such a gas turbine compressor, a plurality of rotor blades are mounted on a rotating shaft in a plurality of stages, a plurality of stator blades are mounted on a casing in a plurality of stages, and an inlet guide blade is provided in an air intake. Is provided. In this inlet guide vane, a plurality of blade main bodies are arranged side by side along the circumferential direction, and the angle of each blade main body can be changed by a driving device. Therefore, by changing the angle of each blade body by the drive device according to the amount of power generated by the gas turbine, the amount of air taken into the interior can be adjusted by changing the flow passage area of the air intake.
圧縮機の空気取入口は、円形をなすケーシングにより構成され、一方、入口案内翼を構成する各翼本体には、長手方向の端部がこのケーシングに回動自在に支持されている。この場合、各翼本体を回転してその角度を変更することで、空気取入口の流路面積を変えることから、このとき、各翼本体における端部とケーシングとの間に隙間が形成されてしまう。すると、翼本体とケーシングとの隙間に空気の漏れ流れが作用することから、ここに渦が発生したり、流れの剥離が発生したりしてしまい、圧縮機の性能が低下してしまうおそれがある。 The air intake port of the compressor is constituted by a circular casing. On the other hand, each blade main body constituting the inlet guide vane is rotatably supported by the casing in the longitudinal direction. In this case, by rotating each blade body and changing its angle, the flow passage area of the air intake port is changed, and at this time, a gap is formed between the end of each blade body and the casing. End up. Then, since the air leakage flow acts in the gap between the blade body and the casing, there is a possibility that vortex is generated here or flow separation occurs and the performance of the compressor is deteriorated. is there.
そこで、このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された送風機の風量調整装置では、ベーンケーシングに放射状をなして複数のベーン軸を回動自在に支持し、このベーン軸にベーンブレードを固定し、ベーンケーシングとベーン軸とベーンブレードとの間隙にシール部材を取付けている。 Therefore, as a solution to such a problem, for example, there is one described in Patent Document 1 below. In the air volume adjustment device for a blower described in Patent Document 1, a plurality of vane shafts are rotatably supported in a radial manner on a vane casing, and a vane blade is fixed to the vane shaft, and the vane casing, the vane shaft, A seal member is attached to the gap with the vane blade.
ところが、上述した従来の送風機の風量調整装置において、シール部材は、ケーシング側に設けられ、ベーンブレードの閉止時にのみ接触して空気漏れをシールするようにしている。そのため、ベーンブレードを開放して空気取入口の流路面積を所定の大きさに調整している状態では、シール部材により空気漏れをシールすることができず、依然として、渦の発生や剥離流れの発生を抑制することはできず、性能が低下してしまうという問題がある。 However, in the above-described conventional air volume adjusting device for a blower, the seal member is provided on the casing side and is in contact only when the vane blade is closed to seal air leakage. Therefore, in a state where the vane blade is opened and the flow passage area of the air intake port is adjusted to a predetermined size, air leakage cannot be sealed by the sealing member, and vortex generation or separation flow still remains. Occurrence cannot be suppressed, and there is a problem that performance is degraded.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、流体入口部における流体漏れを抑制することで性能の向上を可能とする回転機械の流量調整装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotary machine flow rate adjusting device that can improve performance by suppressing fluid leakage at a fluid inlet.
上述した目的を達成するための本発明の回転機械の流量調整装置は、外壁及び内壁により環状流路が構成され、該環状流路内に回転翼が回転自在に支持されると共に、前記環状流路の流体入口部に流体の流量を調整可能な入口案内翼が設けられる回転機械の流量調整装置において、前記入口案内翼は、前記環状流路に放射状をなすように周方向に沿って配列されると共に放射方向の端部が前記外壁及び前記内壁の少なくともいずれか一方に回動自在に支持される複数の翼本体を有し、該翼本体における放射方向の端部に前記外壁及び前記内壁の少なくともいずれか一方との隙間を閉塞可能な閉塞部材が設けられる、ことを特徴とするものである。 In order to achieve the above-described object, a flow rate adjusting device for a rotary machine according to the present invention comprises an annular flow path constituted by an outer wall and an inner wall, and a rotary blade is rotatably supported in the annular flow path. In a flow control device for a rotary machine, in which an inlet guide vane capable of adjusting a flow rate of fluid is provided at a fluid inlet portion of a passage, the inlet guide vanes are arranged along a circumferential direction so as to form a radial shape in the annular flow path. And a plurality of wing bodies that are rotatably supported by at least one of the outer wall and the inner wall in a radial direction, and the outer walls and the inner walls of the wing body have radial ends. A closing member capable of closing a gap with at least one of the two is provided.
従って、入口案内翼を構成する複数の翼本体に外壁及び内壁の少なくともいずれか一方との隙間を閉塞可能な閉塞部材を設けることで、内部に取り入れる流体の流量を調整するために各翼本体を回動すると、外壁及び/または内壁と翼本体の端部との距離が変わるものの、閉塞部材が翼本体側から外壁側及び/または内壁側に変位または変形、例えば、伸縮して隙間を閉塞することとなり、流体入口部にて、入口案内翼における流体漏れを抑制することができ、回転機械の性能を向上することができる。 Therefore, by providing a closing member capable of closing a gap between at least one of the outer wall and the inner wall on a plurality of blade bodies constituting the inlet guide blade, each blade body is adjusted to adjust the flow rate of the fluid taken into the interior. When rotating, the distance between the outer wall and / or the inner wall and the end of the blade body changes, but the closing member is displaced or deformed from the blade body side to the outer wall side and / or the inner wall side, for example, expands and contracts to close the gap. Thus, fluid leakage at the inlet guide vanes can be suppressed at the fluid inlet, and the performance of the rotating machine can be improved.
本発明の回転機械の流量調整装置では、前記外壁及び前記内壁は、円筒形状をなす内外のケーシングにより形成され、前記閉塞部材は、前記翼本体における放射方向の端部から前記外側ケーシングの内周面及び前記内側ケーシングの外周面の少なくともいずれか一方に対して変位可能または変形可能、例えば、伸縮可能であることを特徴としている。 In the rotary machine flow control device according to the present invention, the outer wall and the inner wall are formed by inner and outer casings having a cylindrical shape, and the blocking member extends from the radial end of the blade body to the inner periphery of the outer casing. It is characterized by being displaceable or deformable with respect to at least one of the surface and the outer peripheral surface of the inner casing, for example, extendable and contractible.
従って、閉塞部材が翼本体側から外側ケーシング及び/または内側ケーシングに対して変位または変形、例えば、伸縮して隙間を閉塞することとなり、入口案内翼における流体漏れを適正に抑制することができる。 Therefore, the closing member is displaced or deformed from the blade body side to the outer casing and / or the inner casing, for example, expands and contracts to close the gap, and fluid leakage at the inlet guide blade can be appropriately suppressed.
本発明の回転機械の流量調整装置では、前記閉塞部材を前記翼本体側から前記外壁側及び前記内壁側の少なくともいずれか一方に付勢する付勢部材を設けることを特徴としている。 The flow rate adjusting device for a rotary machine according to the present invention is characterized in that a biasing member for biasing the closing member from the blade main body side to at least one of the outer wall side and the inner wall side is provided.
従って、翼本体側の閉塞部材は、付勢部材により常時外壁及び/または内壁に押圧されて隙間を閉塞することとなり、簡単な構成で容易に翼本体と外壁及び/または内壁との隙間を減少することができる。 Therefore, the closing member on the blade body side is constantly pressed against the outer wall and / or inner wall by the biasing member to close the gap, and the clearance between the blade body and the outer wall and / or inner wall can be easily reduced with a simple configuration. can do.
本発明の回転機械の流量調整装置では、前記翼本体は、放射方向の端部が支持軸により前記外側ケーシング及び前記内側ケーシングの少なくともいずれか一方に回動自在に支持され、前記支持軸における径方向の両側に前記閉塞部材が装着されることを特徴としている。 In the rotary machine flow rate adjusting device of the present invention, the wing body has a radial end portion rotatably supported by at least one of the outer casing and the inner casing by a support shaft, and has a diameter at the support shaft. The blocking member is mounted on both sides in the direction.
従って、支持軸を回避して閉塞部材を装着することとなり、翼本体の回動に影響を与えることなく、翼本体とケーシングとの隙間を減少することができる。 Therefore, the closing member is attached while avoiding the support shaft, and the gap between the wing body and the casing can be reduced without affecting the rotation of the wing body.
本発明の回転機械の流量調整装置では、前記翼本体は、放射方向の端部に収納凹部が形成され、前記閉塞部材が前記収納凹部内に移動自在に支持されることを特徴としている。 In the flow rate adjusting device for a rotary machine according to the present invention, the blade main body is characterized in that a housing recess is formed at an end in the radial direction, and the closing member is supported movably in the housing recess.
従って、閉塞部材が脱落・飛散することはなく、収納凹部の内壁にガイドされてスムーズに移動することができ、追従性を向上することができるとともに、閉塞部材の分解、組み立てを容易に行うことができる。 Therefore, the closing member does not fall off or scatter, can be smoothly moved while being guided by the inner wall of the housing recess, can improve followability, and can be easily disassembled and assembled. Can do.
本発明の回転機械の流量調整装置では、前記閉塞部材は、前記翼本体の幅方向及び/または厚さ方向に複数分割されることを特徴としている。 In the flow control device for a rotary machine according to the present invention, the blocking member is divided into a plurality of parts in the width direction and / or the thickness direction of the blade body.
従って、閉塞部材を分割して構成することで、ケーシングの形状に応じて閉塞部材の分割部が個々に変位または変形、例えば、伸縮して翼本体とケーシングとの隙間を閉塞することとなり、回動時の隙間量の変動に対する追従性も向上し、この隙間を効果的に減少することができる。 Therefore, by dividing the blocking member, the divided portion of the blocking member is individually displaced or deformed according to the shape of the casing, for example, expands and contracts to close the gap between the wing body and the casing. The followability to fluctuations in the gap amount during movement is also improved, and this gap can be effectively reduced.
本発明の回転機械の流量調整装置では、前記閉塞部材は、弾性体により形成されることを特徴としている。 In the flow control device for a rotary machine according to the present invention, the closing member is formed of an elastic body.
従って、弾性体からなる閉塞部材は、弾性変形しながらケーシングに押圧されて隙間を閉塞することとなり、簡単な構成で容易に翼本体とケーシングとの隙間を減少することができる。 Therefore, the closing member made of an elastic body is pressed against the casing while being elastically deformed to close the gap, and the gap between the blade body and the casing can be easily reduced with a simple configuration.
本発明の回転機械の流量調整装置によれば、複数の翼本体を放射状に配列すると共に端部を外壁及び/または内壁に回動自在に支持して入口案内翼を構成し、各翼本体における放射方向の端部に外壁側及び/または内壁側に伸縮して隙間を閉塞可能な閉塞部材を設けるので、各翼本体を回動すると、閉塞部材が外壁側及び/または内壁側に変位または変形、例えば、伸縮して隙間を閉塞するため、流体入口部にて、入口案内翼が回動しても常に流体漏れを抑制することができ、回転機械の性能を向上することができる。 According to the flow control device for a rotary machine of the present invention, a plurality of blade main bodies are arranged radially and end portions are rotatably supported on the outer wall and / or the inner wall to form inlet guide blades. Since a closing member that can expand and contract toward the outer wall side and / or the inner wall side to close the gap is provided at the end in the radial direction, the closing member is displaced or deformed to the outer wall side and / or the inner wall side when each blade body is rotated. For example, since the gap is closed by expanding and contracting, even when the inlet guide vane rotates at the fluid inlet portion, fluid leakage can always be suppressed, and the performance of the rotating machine can be improved.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る回転機械の流量調整装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of a flow control device for a rotary machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.
図1は、本発明の実施例1に係る回転機械の流量調整装置を表す概略図、図2は、実施例1の回転機械の流量調整装置における入口案内翼を表す概略図、図3は、実施例1の入口案内翼の上面図または下面図、図4は、実施例1の入口案内翼における閉塞部材を表す断面図、図5は、実施例1の回転機械の流量調整装置が適用されたガスタービンを表す概略図である。 1 is a schematic diagram illustrating a flow rate adjusting device for a rotary machine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an inlet guide vane in the flow rate adjusting device for the rotary machine according to the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a closing member in the inlet guide vane of the first embodiment, and FIG. 5 is a flow control device for a rotary machine of the first embodiment. It is the schematic showing a gas turbine.
実施例1のガスタービンは、図5に示すように、圧縮機11と燃焼器12とタービン13により構成されている。このガスタービンには、図示しない発電機が連結されており、発電可能となっている。
As shown in FIG. 5, the gas turbine of the first embodiment includes a
圧縮機11は、空気を取り込む空気取入口20を有し、圧縮機車室21内に入口案内翼(IGV:Inlet Guide Vane)22が配設されると共に、複数の静翼23と動翼24が前後方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されてなり、その外側に抽気室25が設けられている。燃焼器12は、圧縮機11で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン13は、タービン車室26内に複数の静翼27と動翼28が前後方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されている。このタービン車室26の下流側には、排気車室29を介して排気室30が配設されており、排気室30は、タービン13に連続する排気ディフューザ31を有している。
The
また、圧縮機11、燃焼器12、タービン13、排気室30の中心部を貫通するようにロータ(回転軸)32が位置している。ロータ32は、圧縮機11側の端部が軸受部33により回転自在に支持される一方、排気室30側の端部が軸受部34により回転自在に支持されている。そして、このロータ32は、圧縮機11にて、各動翼24が装着されたディスクが複数重ねられて固定され、タービン13にて、各動翼28が装着されたディスクが複数重ねられて固定されており、排気室30側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
Further, a rotor (rotating shaft) 32 is positioned so as to penetrate the
そして、このガスタービンは、圧縮機11の圧縮機車室21が脚部35に支持され、タービン13のタービン車室26が脚部36により支持され、排気室30が脚部37により支持されている。
In this gas turbine, the
従って、圧縮機11の空気取入口20から取り込まれた空気が、入口案内翼22、複数の静翼23と動翼24を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器12にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器12で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガス(作動流体)が、タービン13を構成する複数の静翼27と動翼28を通過することでロータ32を駆動回転し、このロータ32に連結された発電機を駆動する。一方、排気ガス(燃焼ガス)のエネルギは、排気室30の排気ディフューザ31により圧力に変換され減速されてから大気に放出される。
Therefore, the air taken in from the
上述した実施例1の圧縮機11において、図1に示すように、圧縮機車室21は、円筒形状をなす外側ケーシング(外壁)41と、同じく円筒形状をなす内側ケーシング(内壁)42とから構成され、この外側ケーシング41と内側ケーシング42との間に空気通路(環状流路)43が構成されている。ロータ32は、内側ケーシング42の内側で、各ケーシング41,42と同心状に配設され、内側ケーシング42に軸受部33,34(図5参照)により回転自在に支持されている。そして、固定翼としての静翼23は、空気通路43に放射状をなして配設されると共に、周方向に複数配設されており、各端部が各ケーシング41,42に固定されている。また、回転翼としての動翼24は、空気通路43に放射状をなして配設されると共に、周方向に複数配設されており、基端部がロータ32にディスク44を介して固定されている。
In the
空気通路43は、一端部が流体入口部としての空気取入口20に連通しており、ここに空気(流体)の流量を調整可能な入口案内翼22が配設されている。この入口案内翼22は、静翼23と同様に、空気通路43に放射状をなして配設されると共に、ロータ32の周方向に複数配設されているものの、ロータ32の径方向(放射方向)における各端部は、各ケーシング41,42に回動自在に支持されている。
One end portion of the
即ち、入口案内翼22は、放射状をなすようにロータ32の周方向に沿って配列されると共に放射方向の端部が各ケーシング41,42に回動自在に支持される複数の翼本体51を有している。この翼本体51は、図1乃至図4に示すように、放射方向となる長手方向の一端部(外側端部)に支持軸52が固定され、この支持軸52が外側ケーシング41に回動自在に支持されている。また、翼本体51は、長手方向の他端部(内側端部)に支持軸53が固定され、この支持軸53が内側ケーシング42に回動自在に支持されている。そして、外側ケーシング41側の支持軸52は、図示しない駆動装置が連結されており、翼本体51は、この駆動装置により支持軸52を介して所定の角度範囲にわたって回動可能となっている。
That is, the inlet guide vanes 22 are arranged along the circumferential direction of the
そして、本実施例では、この翼本体51は、各ケーシング41,42側に伸縮することで、ロータ32の径方向における翼本体51の放射方向両端部と各ケーシング41,42との隙間を閉塞可能な閉塞部材54,55,56,57が設けられている。この閉塞部材54,55,56,57は、付勢部材としての圧縮スプリング58,59により翼本体51側から各ケーシング41,42側に付勢支持されている。
In this embodiment, the blade
翼本体51は、外側端部にて、支持軸52の両側、つまり、翼本体51における幅方向(図3参照)の両側に、換言すると支持軸52における径方向の両側に、端部側に開口する収納凹部61,62が形成されており、この収納凹部61,62に閉塞部材54,55が収容され、翼本体51の長手方向(図2参照)に移動自在となっている。そして、閉塞部材54,55と凹部61,62の底面との間に圧縮スプリング58,59が介装されている。この閉塞部材54,55は、凹部61,62内に収容された圧縮スプリング58,59の付勢力により、先端部が外側ケーシング41の内周面に押圧されている。
The
また、翼本体51は、内側端部にて、支持軸53の両側、つまり、翼本体51における幅方向(図3参照)の両側に、換言すると支持軸52における径方向の両側に、端部側に開口する収納凹部63,64が形成されており、この収納凹部63,64に閉塞部材56,57が収容され、翼本体51の長手方向(図2参照)に移動自在となっている。そして、閉塞部材56,57と凹部63,64の底面との間に圧縮スプリング(図示略)が介装されている。この閉塞部材56,57は、凹部63,64内に収容された圧縮スプリングの付勢力により、先端部が内側ケーシング42の外周面に押圧されている。
The
従って、翼本体51が支持軸52,53を支点として回動すると、図3に示すように、この翼本体51における幅方向の端部(図3にて、左右端部)が、空気通路43における空気流れ方向(ロータ32の軸方向)に沿った軸線Aに対して、ロータ32の周方向となる軸線B方向に移動する。このとき、翼本体51の外側端部では、外側ケーシング41の内壁面が円弧形状をなしているため、翼本体51における幅方向の端部が軸線Aから離間する場合には、外側ケーシング41の内壁面との距離が短くなる。そのため、各閉塞部材54,55は、外側ケーシング41の内壁面に押圧されることで、圧縮スプリング58,59を圧縮して凹部61,62内に入り込む。一方、翼本体51における幅方向の端部が軸線Aに接近する場合には、外側ケーシング41の内壁面との距離が長くなる。そのため、各閉塞部材54,55は、圧縮スプリング58,59の付勢力により外側ケーシング41の内壁面を押圧したまま、凹部61,62から突出する。
Therefore, when the
また、翼本体51が支持軸52,53を支点として回動するとき、翼本体51の内側端部では、内側ケーシング42の外壁面が円弧形状をなしているため、翼本体51における幅方向の端部が軸線Aから離間する場合には、内側ケーシング42の外壁面との距離が長くなる。そのため、各閉塞部材56,57は、圧縮スプリングの付勢力により内側ケーシング42の外壁面を押圧したまま、凹部63,64から突出する。一方、翼本体51における幅方向の端部が軸線Aに接近する場合には、内側ケーシング42の外壁面との距離が短くなる。そのため、各閉塞部材56,57は、内側ケーシング42の外壁面に押圧されることで、圧縮スプリングを圧縮して凹部63,64内に入り込む。
Further, when the
入口案内翼22が作動し、各翼本体51が支持軸52,53を支点として回動するとき、翼本体51における長手方向における各端部と各ケーシング41,42との隙間の大きさが変動する。しかし、この隙間の長さ(距離)の変動に伴って、各閉塞部材54,55,56,57が圧縮スプリング58,59の付勢力により出没し、各閉塞部材54,55,56,57は、先端部が常時各ケーシング41,42の壁面に追従して接触することとなり、翼本体51と各ケーシング41,42との隙間が最小限に低減される。
When the inlet guide vanes 22 are operated and the blade
このように実施例1の回転機械の流量調整装置にあっては、円筒形状をなす内外のケーシング41,42の間に空気通路43を形成し、内側ケーシング42にロータ32を回転自在に支持し、ケーシング41,42に静翼23を固定する一方、ロータ32に動翼24を固定し、空気通路43の空気取入口20側に入口案内翼22を設けて構成し、入口案内翼22として、放射状をなすように周方向に沿って配列されると共に放射方向の端部が各ケーシング41,42に回動自在に支持される複数の翼本体51を設け、各翼本体51における放射方向の端部に各ケーシング41,42側に伸縮(変形)して隙間を閉塞可能な閉塞部材54,55,56,57を設けている。
As described above, in the flow rate adjusting device for a rotary machine according to the first embodiment, the
従って、圧縮機11の内部に取り入れる空気の流量を調整するために、入口案内翼22を構成する各翼本体51を回動すると、各ケーシング41,42と各翼本体51の端部との距離が変わるものの、閉塞部材54,55,56,57が翼本体51側から各ケーシング41,42側に変位または変形、ここでは伸縮して、この変動する隙間を閉塞することとなり、空気取入口20にて、入口案内翼22における流体漏れを抑制することができる。また、隙間によって生じていた渦や流れの剥離の発生をこれにより抑制できるので、空気取入口20から空気通路43を通して各翼23,24に流れる空気の流れがスムーズとなり、動翼24の仕事量が増加し、空気の吸い込み量が増加すると共に断熱効率も向上し、圧縮機11、ガスタービンの性能を向上することができる。
Accordingly, when each
この場合、外側ケーシング41の内側に内側ケーシング42を設け、各翼本体51における一端部を外側ケーシング41に支持軸52をもって回動自在に支持し、各翼本体51における他端部を内側ケーシング42に支持軸53を持って回動自在に支持し、各翼本体51における放射方向の両端部に各ケーシング41,42側に変位または変形、ここでは伸縮して隙間を閉塞可能な閉塞部材54,55,56,57を設けている。そのため、各翼本体51が内外のケーシング41,42に両持ち支持されているときには、各翼本体51における両方の端部側の隙間を各閉塞部材54,55,56,57により閉塞することができる。
In this case, an
また、本実施例の回転機械の流量調整装置では、閉塞部材54,55,56,57を翼本体51側から各ケーシング41,42側に付勢する圧縮スプリング58,59を設けている。従って、各翼本体51に装着された各閉塞部材54,55,56,57は、圧縮スプリング58,59により、常時、各ケーシング41,42に押圧されて隙間を閉塞することとなり、簡単な構成で容易に翼本体51とケーシング41,42との隙間を減少することができる。
Further, in the flow rate adjusting device for a rotary machine according to the present embodiment, compression springs 58 and 59 for urging the closing
この場合、翼本体51における各端部に収納凹部61,62,63,64を形成し、この収納凹部61,62,63,64に閉塞部材54,55,56,57を移動自在に収容し、閉塞部材54,55,56,57と凹部61,62,63,64の底面との間に圧縮スプリング58,59を介装している。従って、閉塞部材54,55,56,57が脱落することはなく、収納凹部61,62,63,64の内壁にガイドされてスムーズに移動することができ、追従性を向上することができる。また、閉塞部材54,55,56,57の分解、組み立てを容易に行うことができる。
In this case, storage recesses 61, 62, 63, 64 are formed at each end of the
また、本実施例の回転機械の流量調整装置では、各翼本体51にて、放射方向における各端部を支持軸52,53により各ケーシング41,42に回動自在に支持し、各支持軸52,53における径方向の両側に閉塞部材54,55,56,57を装着している。従って、各支持軸52,53を回避して各閉塞部材54,55,56,57を装着することとなり、各翼本体51の回動、つまり、入口案内翼22の作動に悪影響を与えることなく、各翼本体51と各ケーシング41,42との隙間を減少することができる。
Further, in the flow rate adjusting device for a rotary machine according to the present embodiment, each blade
図6は、本発明の実施例2に係る回転機械の流量調整装置を表す入口案内翼における閉塞部材を表す断面図、図7は、実施例2の変形例を表す入口案内翼における閉塞部材を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の記号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a closing member in an inlet guide blade representing a flow rate adjusting device for a rotary machine according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows the closing member in the inlet guide blade representing a modification of the second embodiment. FIG. Note that members having the same functions as those of the above-described embodiments are denoted by the same symbols, and detailed description thereof is omitted.
実施例2の回転機械の流量調整装置において、図6に示すように、入口案内翼を構成する翼本体51は、長手方向における一端部が支持軸52により外側ケーシング41に回動自在に支持されると共に、この一端部に外側ケーシング41側に伸縮することで、翼本体51と外側ケーシング41との隙間を閉塞可能な閉塞部材71,72が設けられている。本実施例にて、この閉塞部材71,72は、翼本体51の幅方向(図6にて、左右方向)に複数(本実施例では、2つ)に分割されて構成されている。
In the flow rate adjusting device for a rotary machine according to the second embodiment, as shown in FIG. 6, a
即ち、翼本体51は、外側端部にて、支持軸52に隣接して、つまり、翼本体51における幅方向の側方に、端部側に開口する収納凹部73,74が形成されており、この収納凹部73,74に閉塞部材71,72が収容され、翼本体51の長手方向に移動自在となっている。そして、閉塞部材71,72と凹部73,74の底面との間に圧縮スプリング75,76が介装されている。この閉塞部材71,72は、凹部73,74内に収容された圧縮スプリング75,76の付勢力により、先端部が外側ケーシング41の内周面に押圧されている。
That is, the blade
従って、翼本体51が支持軸52を支点として回動すると、この翼本体51における幅方向の端部が、空気通路43における空気流れ方向に交差する方向に移動し、外側ケーシング41の内壁面との距離が変動する。このとき、各閉塞部材71,72は、圧縮スプリング75,76の弾性力をもって、先端部が外側ケーシング41の内壁面を押圧したまま、変位または変形、例えば、伸縮する。そのため、各閉塞部材71,72は、先端部が常時外側ケーシング41に接触することとなり、翼本体51と外側ケーシング41との隙間が最小限に低減される。この場合、閉塞部材71,72が2つに分割されていることで、外側ケーシング41の内壁面の形状に応じて各閉塞部材71,72が個別に追従して隙間を閉塞するため、翼本体51と外側ケーシング41との隙間が効率的に低減される。
Therefore, when the
なお、実施例2にて、閉塞部材71,72を翼本体51の幅方向に2分割して構成したが、この分割方向や分割数は、この実施例に限定されるものではない。
In the second embodiment, the blocking
即ち、図7に示すように、入口案内翼を構成する翼本体51は、長手方向における一端部に支持軸52が設けられると共に、この一端部に外側ケーシング側に変位または変形、例えば、伸縮することで、翼本体51と外側ケーシングとの隙間を閉塞可能な閉塞部材77,78が設けられている。この変形例にて、閉塞部材77,78は、翼本体51の幅方向(図7にて、左右方向)及び厚さ方向(図3参照。図7にて、上下方向)に複数(本実施例では、各4つ)の分割体77a,77b,77c,77d,78a,78b,78c,78dに分割されて構成されている。この場合、図示しないが、閉塞部材77,78(分割体77a,77b,77c,77d,78a,78b,78c,78d)は、翼本体51の一端部に形成された凹部内に収容された圧縮スプリングの付勢力により、先端部が外側ケーシングに押圧されている。
That is, as shown in FIG. 7, the
このように実施例2の回転機械の流量調整装置にあっては、入口案内翼として、放射状をなすように周方向に沿って配列されると共に放射方向の端部がケーシングに回動自在に支持される複数の翼本体51を設け、この翼本体51における放射方向の端部にケーシング側に変位または変形、例えば、伸縮して隙間を閉塞可能な閉塞部材71,72,77,78を設けている。
As described above, in the flow rate adjusting device for a rotary machine according to the second embodiment, the inlet guide vanes are arranged along the circumferential direction so as to form a radial shape, and the end portions in the radial direction are rotatably supported by the casing. A plurality of blade
従って、翼本体51が回動し、ケーシングと翼本体51の端部との距離が変動しても、閉塞部材71,72,77,78が翼本体51側からケーシング側に変位または変形、例えば、伸縮して、この変動する隙間を閉塞することとなり、入口案内翼における流体漏れを抑制することができ、圧縮機の性能を向上することができる。
Therefore, even if the
この場合、閉塞部材71,72は、翼本体51の幅方向に分割され、閉塞部材77,78は、翼本体51の幅方向及び厚さ方向に分割されている。従って、閉塞部材71,72,77,78を分割して構成することで、ケーシングの内壁面または外壁面の形状に応じて各閉塞部材71,72,77,78の分割部が個々に変位または変形、例えば、伸縮して翼本体51とケーシングとの隙間を閉塞することとなり、この隙間を効果的に減少することができる。
In this case, the closing
また、上述した各実施例では、本発明の付勢部材を圧縮スプリング58,59,75,76により構成したが、この構成に限定されるものではなく、ゴムや合成樹脂などの弾性体により閉塞部材をケーシング側に付勢支持してもよい。 In each of the above-described embodiments, the biasing member of the present invention is configured by the compression springs 58, 59, 75, and 76, but is not limited to this configuration, and is blocked by an elastic body such as rubber or synthetic resin. The member may be biased and supported on the casing side.
図8は、本発明の実施例3に係る回転機械の流量調整装置を表す入口案内翼における閉塞部材を表す概略図、図9は、実施例3に変形例を表す入口案内翼における閉塞部材を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の記号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 8 is a schematic diagram showing a closing member in an inlet guide vane representing a flow rate adjusting device for a rotary machine according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a closing member in the inlet guide vane representing a modified example in the third embodiment. FIG. Note that members having the same functions as those of the above-described embodiments are denoted by the same symbols, and detailed description thereof is omitted.
実施例3の回転機械の流量調整装置において、図8に示すように、入口案内翼を構成する翼本体51は、長手方向における一端部に支持軸52が設けられると共に、翼本体51が回動した際に生じる外側ケーシング側との隙間量の変動に追従して変位または変形、ここでは弾性変形することで、翼本体51と外側ケーシングとの隙間を閉塞可能なように弾性体で形成されて可撓性を有する閉塞部材81,82が翼本体51の一端部に設けられている。本実施例にて、この閉塞部材81,82は、ブラシシールにより構成されている。また、変形例にて、図9に示すように、閉塞部材83,84は、薄板を複数積層させたリーフシールにより構成されている。
In the rotary machine flow rate adjusting apparatus according to the third embodiment, as shown in FIG. 8, the
即ち、ブラシシールにより構成される閉塞部材81,82は、翼本体51と外側ケーシングとの隙間の変動に対して、三次元的に弾性変形してこの隙間を閉塞することができる。また、リーフシールにより構成される閉塞部材83,84は、翼本体51と外側ケーシングとの隙間の変動に対して、二次元的に弾性変形してこの隙間を閉塞することができる。この場合、閉塞部材81,82,83,84自体が付勢部材として機能する。
That is, the closing
このように実施例3の回転機械の流量調整装置にあっては、閉塞部材81,82を弾性体により形成し、ブラシシールとしている。また、閉塞部材83,84を弾性体により形成し、リーフシールとしている。従って、弾性体からなる閉塞部材81,82,83,84は、弾性変形しながらケーシングを押圧して隙間を閉塞することとなり、簡単な構成で容易に翼本体51とケーシングとの隙間を減少することができる。
As described above, in the flow rate adjusting device for the rotary machine according to the third embodiment, the closing
なお、実施例3にて、閉塞部材81,82,83,84を弾性体により形成し、ブラシシールまたはリーフシールとしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、閉塞部材を櫛状の薄板を複数積層させた弾性体としてのスプリングシールなどを用いてもよい。
In the third embodiment, the closing
また、上述した各実施例では、本発明の閉塞部材を、入口案内翼22を構成する翼本体51の長手方向における両端部に設けたが、一方側だけに設けてもよい。また、翼本体51は両持ち支持構造として説明したが、入口案内翼を構成する翼本体が長手方向における一端部だけケーシングに支持された片持ち支持構造の場合でも適用することができる。この場合、支持軸のない端部側は端部のほぼ全面に閉塞部材を設けることにより、隙間量をより低減させることができる。なお、翼本体が長手方向における外側の端部にてケーシングに片持ち支持され内側にケーシングがなく、翼本体の内側端部にロータ(回転軸)の外周面が直接対向している場合、支持された側の外側端部に閉塞部材を設けると共に、翼本体の内側の端部に内壁となる回転軸の外周面との隙間を閉塞する閉塞部材を設けてもよい。
Moreover, in each Example mentioned above, although the obstruction | occlusion member of this invention was provided in the both ends in the longitudinal direction of the blade | wing
また、上述した実施例1および実施例2における閉塞部材54〜57,71,72,77,78は剛性体でもよいが、閉塞部材自体もゴムや合成樹脂などの弾性体としてもよい。また、この場合、付勢部材58,59,75,76を用いずに弾性体で形成された閉塞部材自体の付勢力のみを利用してケーシング側に押圧することにより隙間を閉塞させてもよい。
In addition, the closing
また、上述した各実施例では、本発明の閉塞部材を、入口案内翼22を構成する翼本体51の長手方向における両端部にて、幅方向の2つに分割して設けたが、一体に設けてもよい。
In each of the above-described embodiments, the blocking member of the present invention is divided into two in the width direction at both ends in the longitudinal direction of the
また、上述した各実施例では、静翼と動翼が交互に複数列配設された多段圧縮機を用いて説明したが、これに限らず、静翼と動翼が各1列のみ配設された単段圧縮機にも適用することができる。 In each of the above-described embodiments, a multistage compressor in which a plurality of rows of stationary blades and moving blades are alternately arranged has been described. However, the present invention is not limited to this, and only one row of stationary blades and moving blades is provided. The present invention can also be applied to a single-stage compressor.
また、上述した各実施例では、本発明に係る回転機械の流量調整装置をガスタービンの圧縮機に適用して説明したが、適用分野はガスタービンに限定されるものではなく、回転機械として、例えば、送風機やポンプに適用することもでき、この場合、軸流式、斜流式、遠心式などその形式が限定されるものではない。 In each of the above-described embodiments, the flow rate adjusting device for a rotary machine according to the present invention has been described as applied to a compressor of a gas turbine, but the application field is not limited to a gas turbine, but as a rotary machine, For example, the present invention can be applied to a blower or a pump. In this case, the type is not limited to an axial flow type, a diagonal flow type, a centrifugal type, or the like.
本発明に係る回転機械の流量調整装置は、入口案内翼を構成する翼本体の端部に外壁側及び/または内壁側に変位または変形、例えば、変形して隙間を閉塞可能な閉塞部材を設けることで、流体入口部における流体漏れを抑制することで性能の向上を可能とするものであり、いずれの種類の回転機械にも適用することができる。 The flow control device for a rotary machine according to the present invention is provided with a closing member that can be displaced or deformed on the outer wall side and / or the inner wall side at the end of the blade body constituting the inlet guide blade, for example, can be closed by closing the gap. Thus, it is possible to improve the performance by suppressing the fluid leakage at the fluid inlet, and it can be applied to any kind of rotating machine.
11 圧縮機
12 燃焼器
13 タービン
20 空気取入口(流体入口部)
21 圧縮機車室
22 入口案内翼
23 静翼
24 動翼(回転翼)
32 ロータ(回転軸)
41 外側ケーシング(外壁)
42 内側ケーシング(内壁)
43 空気通路(環状流路)
51 翼本体
52,53 支持軸
54,55,56,57,71,72,77,78,81,82,83,84 閉塞部材
58,59,75,76 圧縮スプリング(付勢部材)
61,62,63,64,73,74 収納凹部
11
21 Compressor compartment 22
32 Rotor (Rotating shaft)
41 Outer casing (outer wall)
42 Inner casing (inner wall)
43 Air passage (annular passage)
51
61, 62, 63, 64, 73, 74 Storage recess
Claims (7)
前記入口案内翼は、前記環状流路に放射状をなすように周方向に沿って配列されると共に放射方向の端部が前記外壁及び前記内壁の少なくともいずれか一方に回動自在に支持される複数の翼本体を有し、
該翼本体における放射方向の端部に前記外壁及び前記内壁の少なくともいずれか一方との隙間を閉塞可能な閉塞部材が設けられる、
ことを特徴とする回転機械の流量調整装置。 An annular channel is constituted by the outer wall and the inner wall, and the rotor blade is rotatably supported in the annular channel, and an inlet guide vane capable of adjusting the flow rate of the fluid is provided at the fluid inlet of the annular channel. In the flow control device of a rotating machine,
The inlet guide vanes are arranged along the circumferential direction so as to form a radial shape in the annular flow path, and a plurality of radial end portions are rotatably supported on at least one of the outer wall and the inner wall. Having a wing body
A closing member capable of closing a gap between at least one of the outer wall and the inner wall is provided at a radial end of the wing body.
A flow rate adjusting device for a rotating machine.
The flow rate adjusting device for a rotary machine according to claim 1, wherein the closing member is formed of an elastic body.
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