JP2012255440A5 - - Google Patents

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Description

軸流式ターボ圧縮機Axial-flow turbo compressor

本発明は、回転軸線回りに同心に配置されている環状の圧縮機流路を有している軸流式ターボ圧縮機であって、圧縮機流路の外側の境界が、流路壁によってラジアル方向において形成されており、環を形成するように組み付け可能なロータブレードが、回転軸線回りに回転可能に取り付けられた状態で配置されている、軸流式ターボ圧縮機において、ロータブレードの自由端側の先端それぞれが、間隙を形成している状態で流路壁に対向しており、流路壁が、先端のアキシアル方向区間において壁内構造体(ケーシング処理としても知られている)を少なくとも部分的に有しており、ブリード流路のブリード開口部が、圧縮機流路内に流れている媒体を流出させるために設けられている、軸流式ターボ圧縮機に関する。 The present invention relates to an axial-flow turbocompressor having an annular compressor flow path concentrically arranged around a rotation axis, wherein the outer boundary of the compressor flow path is radial by a flow path wall. In the axial-flow turbocompressor, in which the rotor blades that are formed in a direction and that can be assembled to form an annulus are arranged so as to be rotatable around a rotation axis, the free ends of the rotor blades Each of the side tips are opposed to the flow channel wall in a state of forming a gap, and the flow channel wall has at least an in-wall structure (also known as casing treatment) in the axial section of the tip. The present invention relates to an axial-flow turbocompressor that is partly provided and has a bleed opening of a bleed channel provided to allow a medium flowing in the compressor channel to flow out.

上述の構成は、例えば特許文献1に開示されている。ケーシング処理が、上流側に配置されているロータブレード列の上方においてケーシング側の流路壁に配設されている。流出された空気のための抽気ポイントが、上流のロータブレード列の下流側に配置されているロータブレード列に配設されている。さらに、ブレード流路内では、バルブが、運転状況に応じて様々な体積の圧縮機空気を流出させるために設けられている。両方の方策によって、例えばプロセス流に生じるサージ現象や分離現象のような望ましくない現象が圧縮機に生じないで、高圧縮比で圧縮機の運転をある程度制御することができる。しかしながら、上述の構成では、ガスタービンの部分負荷運転において満足することができないことが分かっている。   The above-described configuration is disclosed in Patent Document 1, for example. The casing process is disposed on the flow path wall on the casing side above the rotor blade row disposed on the upstream side. Extraction points for the outflowed air are arranged in the rotor blade row which is arranged downstream of the upstream rotor blade row. Further, in the blade flow path, a valve is provided for letting out various volumes of compressor air depending on the operating conditions. By both measures, the compressor operation can be controlled to some extent at a high compression ratio without undesirable phenomena such as surge phenomena and separation phenomena occurring in the process flow, for example. However, it has been found that the above configuration cannot be satisfied in the partial load operation of the gas turbine.

独国特許出願公開第2158879号明細書German Patent Application No. 2158879

従って、本発明の目的は、望ましくない現象が圧縮機に発生することをより効果的に防止することによって運転範囲をさらに改善した、軸流式ターボ圧縮機を提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an axial-flow turbocompressor that further improves the operating range by more effectively preventing undesirable phenomena from occurring in the compressor.

本発明のさらなる目的は、特に部分負荷運転の際に許容不可能な程に高い排出を防止することができる、本発明における軸流式ターボ圧縮機を備えたガスタービンを提供することである。   A further object of the present invention is to provide a gas turbine equipped with an axial flow turbocompressor according to the present invention that can prevent unacceptably high emissions, especially during partial load operation.

本発明の根本を成す目的は、請求項1の特徴に従った軸流式ターボ圧縮機によって達成される。優位な発展形態及び実施例については、従属請求項それぞれに開示されている。   The object which forms the basis of the present invention is achieved by an axial flow turbocompressor according to the features of claim 1. Advantageous developments and embodiments are disclosed in the respective dependent claims.

本発明は、壁内構造体内にブリード開口部を配置するように構成されている。従って、ケーシング処理の利用と圧縮機空気の流出とを提案されるターボ圧縮機の内側において同時に利用することのみならず、ケーシング処理の利用と圧縮機空気の流出とを特に軸流式ターボ圧縮機の単一のロータブレード列の領域において組み合わせることが、局所的に効果的である。従って、続く圧縮機段における、圧縮された空気の逆流とこれに関連する空気力学的に好ましくない高い圧力比が防止されるので、主に圧縮機における望ましくない現象の発生を防止することができる。本発明における組み合わせの結果として、当該圧縮機段のサージ限界が、特に簡便な方法で、運転状況に応じて調整可能とされる。これによって、軸流式ターボ圧縮機が固定式ガスタービン内で利用される場合に、特に低い部分負荷運転が、プロセス内で排出限界を超過することなく可能となる。部分負荷運転のための対応する小さな空気体積は、軸流式ターボ圧縮機がガスタービン内で利用される場合に、特に圧縮機空気を流出させることによって燃焼室内部に向けられ、その結果として、一酸化炭素の排出が最小限度に抑えられる。従って、空気が、望ましくない流体的効果が発生しないように圧縮機から排出される。従来技術に基づくブローオフバルブの場合に、このようなことが発生する場合がある。さらに、ケーシング処理内の空気の流出も壁内構造体自体の効果を補助するので、ブリード開口部が設けられていないケーシング処理より場所を取らない態様でケーシング処理が形成可能とされる。   The present invention is configured to place a bleed opening in the intrawall structure. Therefore, not only the use of casing processing and the outflow of compressor air are simultaneously used inside the proposed turbo compressor, but also the use of casing processing and outflow of compressor air are used in particular for axial-flow turbo compressors. Combining in the region of a single rotor blade row is locally effective. Accordingly, the backflow of compressed air and the associated high aerodynamically unfavorable pressure ratio in the subsequent compressor stage are prevented, so that the occurrence of undesirable phenomena mainly in the compressor can be prevented. . As a result of the combination according to the invention, the surge limit of the compressor stage can be adjusted according to operating conditions in a particularly simple manner. This allows particularly low partial load operation without exceeding the emission limit in the process when the axial turbo compressor is utilized in a stationary gas turbine. The corresponding small air volume for part-load operation is directed into the combustion chamber, especially by letting the compressor air out, when an axial turbo compressor is utilized in a gas turbine, Carbon monoxide emissions are minimized. Thus, air is exhausted from the compressor so that undesirable fluid effects do not occur. This may occur in the case of blow-off valves based on the prior art. Furthermore, since the outflow of air in the casing process also assists the effect of the in-wall structure itself, the casing process can be formed in a manner that takes less space than the casing process in which the bleed opening is not provided.

第1の優位な発展形態では、壁内構造体が、その大きさ及び/又は形状において変更可能とされ、その結果として、ブリード開口部が少なくとも部分的に開放される。当該実施例によって、単純な構成であっても、軸流式ターボ機械の3つの運転状態が可能となる。
1.軸流式ターボ圧縮機が、ケーシング処理を利用せず、圧縮機空気が抽気されない状態において、好ましくは全負荷で運転される。
2.軸流式ターボ圧縮機が、ケーシング処理のみを利用することによって、圧縮機空気が流出されない状態において、好ましくは高い部分負荷で運転される。
3.軸流式ターボ圧縮機が、ケーシング処理と圧縮機空気の流出とを同時に利用することによって、好ましくは低い部分負荷で運転される。
In a first advantageous development, the intra-wall structure can be changed in size and / or shape, so that the bleed opening is at least partially opened. According to this embodiment, three operating states of the axial-flow turbomachine are possible even with a simple configuration.
1. The axial-flow turbocompressor is preferably operated at full load in a state where the casing process is not utilized and the compressor air is not extracted.
2. The axial flow turbocompressor is preferably operated at a high partial load in the absence of compressor air flow by utilizing only casing treatment.
3. Axial turbocompressors are preferably operated at low partial loads by utilizing casing treatment and compressor air outflow simultaneously.

結論として、その大きさ又は形状について調整可能なケーシング処理は、壁内構造体を調整するために単に利用される訳ではなく、同時に、圧縮機空気の抽気を可能又は不可能とするためにも利用される。これにより、特に構造を小型化することができる。   In conclusion, the casing treatment, adjustable for its size or shape, is not simply used to adjust the wall structure, but at the same time to enable or disable the extraction of compressor air. Used. Thereby, especially a structure can be reduced in size.

上述の実施例は、可動式インサートを利用することによって壁内構造体がその大きさ及び/又は形状において変更可能とされ、且つ、ブリード開口部がインサートを収容する凹所の側壁に配設されている場合には、構造に関して特に簡便な態様で実現される。インサートは、凹所に沿って移動可能なプラグとして形成されている場合がある。プラグの位置に依存して、凹所が完全に閉じられている状態(第1の運転状態)、凹所が部分的にのみ閉じられているが、ブリード開口部が依然として閉じられている状態(第2の運転状態)、又は凹所及びブリード開口部が開放されている状態(第3の運転状態)となる。この点において、単にプラグを収容する凹所に沿ってプラグを移動させることによって、単純且つ確実に上述の3つの運転状態の間で自在に切り替えることができる。   In the above-described embodiment, by utilizing a movable insert, the intra-wall structure can be changed in size and / or shape, and the bleed opening is disposed on the side wall of the recess that houses the insert. In this case, the structure is realized in a particularly simple manner. The insert may be formed as a plug that is movable along the recess. Depending on the position of the plug, the recess is completely closed (first operating state), the recess is only partially closed, but the bleed opening is still closed ( 2nd operation state), or a state in which the recess and the bleed opening are open (third operation state). In this respect, it is possible to simply and reliably switch between the three operating states described above simply by moving the plug along a recess that houses the plug.

優位には、ブリード流路は、流体の排出側において、空気噴出システム及び/又は空気冷却システムに接続されている。   Advantageously, the bleed channel is connected to the air ejection system and / or the air cooling system on the fluid discharge side.

優位には、複数のブリード開口部が、ロータブレードリング毎に配置されている。この場合には、圧縮機流路内で流れる媒体が、大抵の場合において空気であるが、軸流式ターボ圧縮機の全周に亘って圧縮機流路から均一に吹き出される。特に優位には、ガスタービンは、上述の形式で構成されている軸流式ターボ圧縮機を有しており、その結果として、ガスタービンは、特に低い排出を伴う低い部分負荷で運転可能とされる。   Advantageously, a plurality of bleed openings are arranged for each rotor blade ring. In this case, the medium flowing in the compressor flow path is air in most cases, but is uniformly blown out of the compressor flow path over the entire circumference of the axial-flow turbo compressor. In particular, the gas turbine has an axial-flow turbocompressor configured in the above-described manner, so that the gas turbine can be operated at low partial loads with particularly low emissions. The

本発明のさらなる利点、機能、及び特徴については、図面に表わす好ましい典型的な実施例に基づいて詳細に説明する。優位な実施例は、結果として、図示した本発明における装置の機能の優位な組み合わせに相当する。   Further advantages, functions and features of the invention are explained in detail on the basis of preferred exemplary embodiments represented in the drawings. The advantageous embodiment results in a corresponding advantageous combination of the functions of the device according to the invention shown.

軸流式ターボ圧縮機を備えた固定式ガスタービンの部分的な長手方向断面図である。1 is a partial longitudinal sectional view of a stationary gas turbine with an axial flow turbocompressor. FIG. 第1の実施例に基づくケーシング処理が施された軸流式ターボ圧縮機のケーシングの詳細な断面図である。It is detailed sectional drawing of the casing of the axial flow type turbo compressor in which the casing process based on the 1st Example was performed. 第1の実施例に基づくケーシング処理が施された軸流式ターボ圧縮機のケーシングの詳細な断面図である。It is detailed sectional drawing of the casing of the axial flow type turbo compressor in which the casing process based on the 1st Example was performed. 第2の実施例に基づくケーシング処理が施された軸流式ターボ圧縮機のケーシングの詳細な斜視図である。It is a detailed perspective view of the casing of the axial flow type turbo compressor in which the casing process based on the 2nd Example was performed. 本発明の第3の実施例に基づく装置の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施例に基づくケーシング処理及びブリード開口部を表わす。Fig. 6 represents a casing process and bleed opening according to a fourth embodiment of the invention.

図1は、固定式ガスタービン10の部分的な長手方向断面図である。ガスタービン10は、その内部において、回転軸線12回りに回転可能に取り付けられているロータ14を有している。また、ロータ14は、タービンロータ組立体と呼称される。入口ダクト16と、軸流式ターボ圧縮機18と、回転可能に且つ互いに対して対称に配置されている複数のバーナー22を具備しているトロイダルな環状燃焼室20と、タービンユニット24と、排出ガスダクト26とが、ロータ14に沿って直列に配置されている。また、ガスタービンが、環状燃焼室の代わりに、サイロ型燃焼室又は管状燃焼室を備えている場合がある。 FIG. 1 is a partial longitudinal cross-sectional view of a stationary gas turbine 10. The gas turbine 10 includes a rotor 14 that is rotatably mounted around the rotation axis 12 inside the gas turbine 10. The rotor 14 is referred to as a turbine rotor assembly. An inlet duct 16, an axial-flow turbocompressor 18, a toroidal annular combustion chamber 20 comprising a plurality of burners 22 arranged rotatably and symmetrically to each other, a turbine unit 24, an exhaust A gas duct 26 is arranged in series along the rotor 14. The gas turbine may include a silo type combustion chamber or a tubular combustion chamber instead of the annular combustion chamber.

軸流式ターボ圧縮機18は、環状に構成されている圧縮機流路25を備えており、圧縮機流路25は、圧縮機流路内においてカスケード式で直列に配置されているロータブレードリングとステータブレードリングとから構成されている圧縮機段を備えている。ロータブレード27は、ロータ14に配置されており、自由端であるブレード翼先端29の近傍において圧縮機流路25の外側の流路壁42に対向している。圧縮機流路25は、圧縮機出口側のディフューザ36を介して、プレナム38内部に向かって開口している。環状燃焼室20は、プレナム38の内側において、タービンユニット24の環状の高温ガス流路30と流通している燃焼空間28を備えている。図示の典型的な実施例では、直列に接続されている4つのタービン段32が、タービンユニット24内に配置されている。発電機又は駆動される機械(いずれも図示しない)がロータ14に接続されている。   The axial-flow turbo compressor 18 includes a compressor flow path 25 configured in an annular shape, and the compressor flow path 25 is a rotor blade ring arranged in series in a cascade manner in the compressor flow path. And a compressor stage composed of a stator blade ring. The rotor blade 27 is disposed in the rotor 14 and faces the flow path wall 42 outside the compressor flow path 25 in the vicinity of the blade blade tip 29 which is a free end. The compressor flow path 25 is opened toward the inside of the plenum 38 through the diffuser 36 on the compressor outlet side. The annular combustion chamber 20 includes a combustion space 28 that is in communication with the annular hot gas flow path 30 of the turbine unit 24 inside the plenum 38. In the exemplary embodiment shown, four turbine stages 32 connected in series are arranged in the turbine unit 24. A generator or driven machine (both not shown) is connected to the rotor 14.

ガスタービン10の運転の最中に、軸流式ターボ圧縮機18が、圧縮すべき媒体として、周囲空気34を入口ダクト16を通じて導入し、この周囲空気34を圧縮する。圧縮された周囲空気は、圧縮機出口側のディフューザ36を通じてプレナム38内部に向かって方向づけられ、当該プレナムからバーナー22内部に流入する。また、燃料が、バーナー22を介して燃焼空間28内部に進行する。当該燃焼空間において、燃料は、圧縮空気を加えられて燃焼され、高温ガスMが生成される。その後に、高温ガスMは、高温ガスMを膨張させる高温ガス流路30内部に流入し、タービンユニット24のタービンブレードにおいて機能する。その間に解放されたエネルギが、ロータ14によって吸収され、軸流式ターボ圧縮機18を駆動するために利用される一方、駆動される機械又は発電機を駆動するために利用される。   During operation of the gas turbine 10, the axial flow turbo compressor 18 introduces ambient air 34 as a medium to be compressed through the inlet duct 16 and compresses this ambient air 34. The compressed ambient air is directed toward the inside of the plenum 38 through the diffuser 36 on the compressor outlet side, and flows into the burner 22 from the plenum. Further, the fuel travels into the combustion space 28 through the burner 22. In the combustion space, the fuel is burned by adding compressed air, and a hot gas M is generated. Thereafter, the hot gas M flows into the hot gas flow path 30 for expanding the hot gas M and functions in the turbine blades of the turbine unit 24. The energy released in the meantime is absorbed by the rotor 14 and used to drive the axial turbocompressor 18 while being used to drive the driven machine or generator.

しかしながら、ガスタービン10の運転の最中に、ひいては軸流式ターボ圧縮機18の運転の最中に、空気力学的制約及び空気力学的現象が発生する場合があり、この場合には、当該運転が部分的に制限される。これら空気力学的制約及び空気力学的現象の発生を防止するために、少なくとも1つの壁内構造体が流路壁42内に設けられている。図1では、明確化のために、この壁内構造体が省略されている。また、この壁内構造体は、いわゆる“ケーシング処理(casing treatment)”として知られており、例えば周方向に延在している環状無端溝、又は全周に亘って配置されていると共にアキシアル方向において延在しているケーシング溝として形成されている。壁内構造体は、通常、圧縮機流路25のアキシアル方向区間内に設けられており、圧縮機流路25内では、ロータブレード27の自由端側の先端部それぞれが、流路壁42に対向して配置されており、流路壁42との間に間隙を形成している。   However, aerodynamic constraints and aerodynamic phenomena may occur during the operation of the gas turbine 10 and thus during the operation of the axial-flow turbocompressor 18. Is partially limited. In order to prevent the occurrence of these aerodynamic constraints and aerodynamic phenomena, at least one in-wall structure is provided in the flow path wall 42. In FIG. 1, this in-wall structure is omitted for clarity. This intra-wall structure is also known as a so-called “casing treatment”, for example, an annular endless groove extending in the circumferential direction, or arranged over the entire circumference and in the axial direction. Is formed as a casing groove extending at. The in-wall structure is usually provided in the axial direction section of the compressor flow path 25, and in the compressor flow path 25, each of the distal end portions on the free end side of the rotor blade 27 is connected to the flow path wall 42. They are arranged to face each other and form a gap with the flow path wall 42.

図2及び図3は、壁内構造体44の領域における、圧縮機流路25の流路壁42を貫通している断面の詳細図である。第1の実施例では、壁内構造体44は、ラジアル方向において流路壁42を貫通して延在している複数の凹所46を備えている。ラジアル方向において変位可能なインサート48は、その断面がT状であり、凹所46それぞれの内に着座している。2つの流路が、その側部において凹所46に向かって開口している。これら流路は、ブリード流路50として形成されている。ブリード流路50の開口部52は、壁内構造体44内に位置しており、すなわち凹所46の側壁54に形成されている。インサート48が内方に押されている状態では、凹所46と開口部52とが、同時に完全に閉じている(図示しない)。   2 and 3 are detailed views of a cross section passing through the flow path wall 42 of the compressor flow path 25 in the region of the in-wall structure 44. In the first embodiment, the in-wall structure 44 includes a plurality of recesses 46 extending through the flow path wall 42 in the radial direction. The insert 48 that is displaceable in the radial direction has a T-shaped cross section and is seated in each of the recesses 46. Two flow paths open toward the recess 46 at the sides. These flow paths are formed as bleed flow paths 50. The opening 52 of the bleed channel 50 is located in the in-wall structure 44, that is, formed in the side wall 54 of the recess 46. In a state where the insert 48 is pushed inward, the recess 46 and the opening 52 are simultaneously completely closed (not shown).

図2に表わすインサート48の位置では、インサート48が凹所46に悪影響を及ぼす閉位置から外向きに変位することによって、空気力学的な効果を発揮する壁内構造体44を作動させるために、凹所46が部分的に開口している。インサート48の図示の位置では、ブリード流路50の第1の開口部52が開放されているので、同時に圧縮機空気が圧縮機流路25から凹所46を介して抽気可能すなわち排出可能とされる。図3に表わすインサート48の位置では、ブリード流路50の両方の開口部52が開放している。この点において、壁内構造体44はその大きさ及び/又は形態において可変であり、その結果として、ブリード流路50の開口部52が少なくとも部分的に開放可能となる。   In the position of the insert 48 shown in FIG. 2, in order to actuate the intra-wall structure 44 that exerts an aerodynamic effect by displacing the insert 48 outward from a closed position that adversely affects the recess 46. The recess 46 is partially open. At the illustrated position of the insert 48, the first opening 52 of the bleed channel 50 is open, so that the compressor air can be extracted from the compressor channel 25 through the recess 46, that is, discharged. The In the position of the insert 48 shown in FIG. 3, both openings 52 of the bleed channel 50 are open. In this regard, the intra-wall structure 44 is variable in size and / or configuration, and as a result, the opening 52 of the bleed channel 50 can be at least partially opened.

図4は、本発明に係る装置における第2の実施例の斜視図である。第2の実施例では、周方向に延在している環状無端溝60が、圧縮機流路25に向かって向いている流路壁42の表面に設けられている。ロータブレードの先端は、図示しないが、環状溝60に沿って周方向に移動する。複数のブリード流路62は、一部分の周囲を図示するにすぎないが、周囲に沿って一定間隔で分布配置されており、環状無端溝60のうち一の環状無端溝の側壁61の内部に向かって開口している。しかしながら、当該実施例の場合には、圧縮機空気の抽気を開閉するためのバルブシステムが、可動式インサートによっては形成されていないが、下流側のシステムとして構成されている。また、言うまでもなく、ブリード流路62が非一定の間隔で分布配置されている場合がある。   FIG. 4 is a perspective view of a second embodiment of the apparatus according to the present invention. In the second embodiment, an annular endless groove 60 extending in the circumferential direction is provided on the surface of the flow path wall 42 facing toward the compressor flow path 25. Although not shown, the tip of the rotor blade moves in the circumferential direction along the annular groove 60. The plurality of bleed flow paths 62 are only shown around the periphery, but are distributed at regular intervals along the circumference, and are directed toward the inside of the side wall 61 of one of the annular endless grooves 60. Open. However, in the case of this embodiment, the valve system for opening and closing the bleed air of the compressor air is not formed by the movable insert, but is configured as a downstream system. Needless to say, the bleed channel 62 may be distributed at non-constant intervals.

図5に表わす第3の実施例では、壁内構造体44は、アキシアル方向に延在していると共に流路壁42の全周に亘って同一形状で分布配置されている、溝64として構成されている。溝64は、流路壁42に配設されていると共にインサート45に対応している、凹所47内に配置されていると共に周方向に回転可能な、インサート45内に形成されている。ブリード流路50の開口部52は凹所47の底部に設けられている。溝64同士の間に配置されているインサート45のウェブ49が、インサート45の位置に依存して、ブリード開口部52を閉じているか、部分的に開放しているか、又は完全に開放している。   In the third embodiment shown in FIG. 5, the in-wall structure 44 is configured as a groove 64 that extends in the axial direction and is distributed in the same shape over the entire circumference of the flow path wall 42. Has been. The groove 64 is formed in the insert 45 that is disposed in the recess 47 that is disposed in the flow path wall 42 and that corresponds to the insert 45 and that is rotatable in the circumferential direction. The opening 52 of the bleed channel 50 is provided at the bottom of the recess 47. Depending on the position of the insert 45, the web 49 of the insert 45 disposed between the grooves 64 closes, partially opens, or is completely open, depending on the position of the insert 45. .

図6及び図7はそれぞれ、その内部にブリード開口部52が配置されている調整可能なケーシング処理に係る第4の実施例の部分的な斜視図である。図6は、周方向の環状無端溝66が形成されている流路壁42を表わす。環状無端溝66内には、ラジアル方向に変位可能なインサート68が、壁内構造体44と環状溝の側壁70内に配設されているブリード開口部52とを開閉するために配置されている。図6では、ブリード開口部52はインサート68によって閉じられている。図7では、ブリード開口部52が開口している。   FIGS. 6 and 7 are partial perspective views of a fourth embodiment of an adjustable casing process with a bleed opening 52 disposed therein, respectively. FIG. 6 shows the flow path wall 42 in which a circumferential annular endless groove 66 is formed. In the annular endless groove 66, a radially displaceable insert 68 is arranged to open and close the intra-wall structure 44 and the bleed opening 52 disposed in the side wall 70 of the annular groove. . In FIG. 6, the bleed opening 52 is closed by an insert 68. In FIG. 7, the bleed opening 52 is open.

結論として、本発明は、回転軸線12回りに同心に配置されている環状の圧縮機流路25を有している、軸流式ターボ圧縮機18又はガスタービン10であって、圧縮機流路の境界が、外側では流路壁42によってラジアル方向に形成されており、圧縮機流路内では、環を形成するように組み付けられているロータブレード27が、回転軸線12回りに回転可能に取り付けられた状態で配置されている、軸流式ターボ圧縮機18又はガスタービン10を提案する。この場合には、ロータブレード27の自由端側の先端29それぞれは、流路壁42に対向しており、流路壁42と間隙を形成している。流路壁42自体には、壁内構造体44が、自由端側の先端29のアキシアル方向区間に少なくとも部分的に設けられている。軸流式ターボ圧縮機18の動作性能をさらに向上させるために、本発明における壁内構造体44内に配設されているブリード流路50のブリード開口部52が、圧縮機流路25内を流れている空気を流出及び排出するために設けられている。 In conclusion, the present invention is an axial-flow turbocompressor 18 or a gas turbine 10 having an annular compressor flow path 25 concentrically arranged around the rotation axis 12, the compressor flow path. Is formed in a radial direction by the flow path wall 42 on the outer side, and the rotor blade 27 assembled so as to form a ring is rotatably mounted around the rotation axis 12 in the compressor flow path. An axial-flow turbocompressor 18 or a gas turbine 10 is proposed that is arranged in a fixed state. In this case, each free end 29 of the rotor blade 27 is opposed to the flow path wall 42 and forms a gap with the flow path wall 42. An in-wall structure 44 is provided at least partially in the axial direction section of the free end 29 on the flow path wall 42 itself. In order to further improve the operation performance of the axial-flow turbocompressor 18, the bleed opening 52 of the bleed flow path 50 disposed in the in-wall structure 44 in the present invention is disposed in the compressor flow path 25. It is provided to drain and exhaust the flowing air.

10 ガスタービン
12 回転軸線
14 ロータ
16 入口ダクト
18 ターボ圧縮機
20 環状燃焼室
22 バーナー
24 タービンユニット
25 圧縮機流路
26 排出ガスダクト
27 ロータブレード
28 燃焼空間
29 ブレード翼先端
30 高温ガス流路
32 タービン段
34 周囲空気
36 圧縮機出口側のディフューザ
38 プレナム
42 流路外壁
44 壁内構造体
45 インサート
46 凹所
47 凹所
48 インサート
50 ブリード流路
52 (ブリード流路50の)開口部
54 (凹所46の)側壁
60 環状無端溝
62 ブリード流路
64 溝
66 環状無端溝
68 インサート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas turbine 12 Rotating axis 14 Rotor 16 Inlet duct 18 Turbo compressor 20 Annular combustion chamber 22 Burner 24 Turbine unit 25 Compressor flow path 26 Exhaust gas duct 27 Rotor blade 28 Combustion space 29 Blade blade tip 30 High temperature gas flow path 32 Turbine stage 34 Ambient air 36 Compressor outlet side diffuser 38 Plenum 42 Flow channel outer wall 44 In-wall structure 45 Insert 46 Recess 47 Recess 48 Insert 50 Bleed flow channel 52 Opening portion 54 (Recess 46) Side wall 60 annular endless groove 62 bleed flow path 64 groove 66 annular endless groove 68 insert

Claims (6)

回転軸線(12)回りに同心に配置されている環状の圧縮機流路(25)を有している軸流式ターボ圧縮機(18)であって、前記圧縮機流路(25)の外側の境界が、ラジアル方向において流路壁(42)によって形成されており、前記流路壁(42)内には、環を形成するように組み付け可能なロータブレード(27)が、前記回転軸線(12)回りに回転可能に取り付けられた状態で配置されている、前記軸流式ターボ圧縮機(18)において、
前記ロータブレード(27)の自由端側の先端(29)それぞれが、前記流路壁(42)に対向しており、前記流路壁(42)と間隙を形成しており、前記流路壁(42)が、前記先端(29)のアキシアル方向区間において壁内構造体(44)を少なくとも部分的に有しており、
ブリード流路(50)のブリード開口部(52)が、前記圧縮機流路(25)内に流れている媒体を流出させるために、前記流路壁(42)内に設けられており、
前記ブリード開口部(52)が、前記壁内構造体(44)内に配置されていることを特徴とする軸流式ターボ圧縮機(18)。
An axial-flow turbocompressor (18) having an annular compressor flow path (25) disposed concentrically around a rotation axis (12), outside the compressor flow path (25) Is formed by a flow path wall (42) in the radial direction, and a rotor blade (27) that can be assembled to form a ring is formed in the flow path wall (42). 12) In the axial-flow turbocompressor (18), arranged so as to be rotatable around ,
Each tip (29) on the free end side of the rotor blade (27) faces the flow path wall (42), forms a gap with the flow path wall (42), and the flow path wall ( 42 ) at least partially has an intra-wall structure (44) in the axial section of the tip (29);
A bleed opening (52) of the bleed flow path (50) is provided in the flow path wall (42) for allowing the medium flowing in the compressor flow path (25) to flow out,
The axial flow turbocompressor (18), wherein the bleed opening (52) is disposed in the intra-wall structure (44).
前記壁内構造体(44)が、その大きさ及び/又は形状について変更可能とされ、これにより、前記ブリード開口部(52)が、少なくとも部分的に開放されることを特徴とする請求項1に記載の軸流式ターボ圧縮機。   The inner wall structure (44) is changeable in size and / or shape, whereby the bleed opening (52) is at least partially open. An axial flow type turbo compressor as described in 1. 前記壁内構造体(44)が、可動式インサート(45,48,68)によって、その大きさ及び/又は形状について変更可能とされ、
前記ブリード開口部(52)が、前記可動式インサート(45,48,68)を収容する凹所(46,4)の側壁(54,70)に配設されていることを特徴とする請求項2に記載の軸流式ターボ圧縮機(18)。
The intra-wall structure (44) can be changed in size and / or shape by a movable insert (45, 48, 68);
The bleed opening (52) is disposed in a side wall (54, 70 ) of a recess (46, 4 7 ) for receiving the movable insert (45, 48, 68). Item 3. The axial-flow turbocompressor (18) according to item 2.
前記ブリード流路(50)が、流れ流出側において、空気噴出システム及び/又は空気冷却システムに接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の軸流式ターボ圧縮機(18)。   The axial flow turbocharger according to any one of claims 1 to 3, wherein the bleed channel (50) is connected to an air ejection system and / or an air cooling system on the flow outflow side. Compressor (18). 複数の前記ブリード開口部(52)が、ロータブレードリング毎に配設されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の軸流式ターボ圧縮機(18)。   The axial flow type turbo compressor (18) according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of said bleed openings (52) are arranged for every rotor blade ring. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の軸流式ターボ圧縮機(18)を備えていることを特徴とするガスタービン(10)。   A gas turbine (10) comprising the axial flow turbo compressor (18) according to any one of claims 1 to 5.
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