JP2013108498A - Diffuser to be used, in particular, for axial flow machine - Google Patents

Diffuser to be used, in particular, for axial flow machine Download PDF

Info

Publication number
JP2013108498A
JP2013108498A JP2012252515A JP2012252515A JP2013108498A JP 2013108498 A JP2013108498 A JP 2013108498A JP 2012252515 A JP2012252515 A JP 2012252515A JP 2012252515 A JP2012252515 A JP 2012252515A JP 2013108498 A JP2013108498 A JP 2013108498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffuser
sectional area
cross
peripheral wall
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012252515A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Willy Heinz Hoffmann
ハインツ ホーフマン ヴィリー
Armin Busekros
ブーゼクロース アーミン
Thomas Peter Sommer
ペーター ゾマー トーマス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of JP2013108498A publication Critical patent/JP2013108498A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162Bearing supports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/60Fluid transfer
    • F05D2260/601Fluid transfer using an ejector or a jet pump

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve total efficiency of a gas turbine in a simple manner by improving a diffuser to be used, in particular, for a turbine for industrial use.SOLUTION: In diffusers (20, 20a, 20b) to be used for, in particular, an axial flow machine, more favorably, a floor type gas turbine (10) which moves along the machine axial line (31) from an annular passage (17) having a first cross sectional area to an outflow space (21) having a second cross sectional area larger than the first one, the diffusers move between the annular passage (17) and the outflow space (21) via a plurality of stepped parts (22a-c).

Description

本発明は、軸流機械の分野に関する。本発明は、請求項1の上位概念部に記載の形式のディフューザ、すなわち第1の横断面積を有する環状通路から、該第1の横断面積よりも大きな第2の横断面積を有する流出スペースへと機械軸線に沿って移行する、特に軸流機械に用いられるディフューザに関する。   The present invention relates to the field of axial flow machines. The present invention relates to a diffuser of the type defined in the superordinate concept of claim 1, ie, an annular passage having a first cross-sectional area, to an outflow space having a second cross-sectional area larger than the first cross-sectional area. The present invention relates to a diffuser used for an axial flow machine that moves along a machine axis.

据置型のガスタービンの出口に配置され、タービンから到来するガスの流速を低下させ、かつガスタービンの効率を改善するために圧力上昇を生じさせることが望ましいディフューザは、以前から公知先行技術に基づいて知られている(たとえば、欧州特許第0491966号明細書または米国特許出願公開第2011/058939号明細書および当該明細書の図1を参照)。   A diffuser that is located at the outlet of a stationary gas turbine and that desirably produces a pressure increase to reduce the flow rate of gas coming from the turbine and improve the efficiency of the gas turbine is based on previously known prior art. (See, for example, European Patent No. 0491966 or US Patent Application Publication No. 2011/0589939 and FIG. 1 of that specification).

ガスタービンの出口に設けられたディフューザの作用、ひいては機械の総効率を改善するために、過去に種々異なる提案が成された。そこで、特に欧州特許第0265633号明細書において、ディフューザを、半径方向で、流れをガイドするガイド金属薄板を用いて複数のディフューザ部分に分割することが提案されている。   Different proposals have been made in the past to improve the operation of the diffuser installed at the outlet of the gas turbine and thus the overall efficiency of the machine. Thus, in particular in EP 0 265 633, it has been proposed to divide the diffuser into a plurality of diffuser parts in the radial direction using a thin guide metal plate that guides the flow.

既に述べた米国特許出願公開第2011/058939号明細書では、ディフューザ内の流れ状態を改善するために、ディフューザの、先細りした内側部分に制御可能なコアンダ流(コアンダ効果に起因する流れ)が形成される。このコアンダ流により、ディフューザ内の流れに有利に影響が与えられ得る。ディフューザの内側部分、つまりハブは、段部を形成することなく、下流に向かって先鋭に延びている。ガスは外部の供給源からハブ内の環状室へと案内されて、環状室から複数のスリットノズルを介して高温の排ガスの流れ方向で、ハブの表面に対して平行に吹き込まれる。公知のコアンダ効果に基づいて、この付加的なガス流は、高温の排ガスを吸い込み、この高温の排ガスをハブに向かう方向に変向させる。排ガス流は、そこで加速され、下流側に向かって先細りするハブの表面に付着する。ディフューザ内の排ガス流への所望の影響を達成するために、排ガス質量流の4%までが付加ガスに吹き込まれなければならず、このことは、著しい手間に等しい。   In US 2011/0589939 already mentioned, a controllable Coanda flow (flow due to the Coanda effect) is formed in the tapered inner part of the diffuser in order to improve the flow conditions in the diffuser. Is done. This Coanda flow can advantageously affect the flow in the diffuser. The inner portion of the diffuser, that is, the hub, extends sharply toward the downstream without forming a stepped portion. The gas is guided from an external supply source to the annular chamber in the hub, and is blown in parallel with the surface of the hub in the flow direction of the hot exhaust gas from the annular chamber through a plurality of slit nozzles. Based on the known Coanda effect, this additional gas stream sucks in hot exhaust gas and diverts the hot exhaust gas toward the hub. The exhaust gas stream is accelerated there and adheres to the surface of the hub that tapers downstream. In order to achieve the desired effect on the exhaust gas flow in the diffuser, up to 4% of the exhaust gas mass flow must be blown into the additional gas, which is a significant effort.

これに対して欧州特許第0265633号明細書では、ディフューザの出口において、横断面積の急激な移行部が設けられている。このディフューザはカルノー型ディフューザとも呼ばれる。   On the other hand, in European Patent No. 0265633, a transition portion having a sharp cross-sectional area is provided at the exit of the diffuser. This diffuser is also called a Carnot diffuser.

上述の処置により効率のある程度の改善がもたらされるが、ディフューザの領域内において影響を及ぼす可能性は未だ利用し尽くされていない。   While the above-described procedure provides some improvement in efficiency, the potential for impact within the diffuser area has not yet been exhausted.

欧州特許第0491966号明細書European Patent No. 0491966 米国特許出願公開第2011/058939号明細書US Patent Application Publication No. 2011/058939 欧州特許第0265633号明細書European Patent No. 0265633

したがって本発明の課題は、特に工業用タービンに用いられるディフューザを改善して、簡単な形式でガスタービンの総効率のさらなる改善をもたらすことである。   The object of the present invention is therefore to improve the diffuser used in particular for industrial turbines and to provide a further improvement in the overall efficiency of the gas turbine in a simple manner.

この課題を解決するための本願の請求項1に記載の構成では、第1の横断面積を有する環状通路から、該第1の横断面積よりも大きな第2の横断面積を有する流出スペースへと機械軸線に沿って移行する、特に軸流機械、有利には据置型のガスタービンに用いられるディフューザにおいて、前記移行が、複数の段部で行われるようにした。   According to a first aspect of the present invention for solving this problem, a machine from an annular passage having a first cross-sectional area to an outflow space having a second cross-sectional area larger than the first cross-sectional area. In a diffuser that moves along an axis, in particular in an axial flow machine, preferably in a stationary gas turbine, the transition takes place in a plurality of steps.

本発明の有利な態様では、ディフューザの内部の横断面積が2つの段部で拡大している。   In an advantageous embodiment of the invention, the cross-sectional area inside the diffuser is enlarged in two steps.

本発明の有利な態様では、ディフューザは、カルノー型ディフューザとして形成されている。   In an advantageous embodiment of the invention, the diffuser is formed as a Carnot diffuser.

本発明の有利な態様では、ディフューザは、外側周壁と内側周壁とを有していて、外側周壁と内側周壁との間で媒体はディフューザを貫流し、横断面積における段部(横断面積が変化している段部)は、直径段部(直径の変化による段部)により内側周壁に形成されている。   In an advantageous aspect of the invention, the diffuser has an outer peripheral wall and an inner peripheral wall, and the medium flows through the diffuser between the outer peripheral wall and the inner peripheral wall, and a step in the cross-sectional area (the cross-sectional area varies). Are formed on the inner peripheral wall by a diameter step (a step due to a change in diameter).

本発明の有利な態様では、隣接した2つの段部の間に、凸状に湾曲されて直径が先細りした環状のガイド面が配置されており、2つの段部のうち上流側に位置する段部に、環状ギャップが設けられており、該環状ギャップを通じてガス流が流出し、コアンダ流としてガイド面に沿って流れるようになっている。   In an advantageous aspect of the present invention, an annular guide surface curved in a convex shape and having a tapered diameter is disposed between two adjacent step portions, and the step located upstream of the two step portions. An annular gap is provided in the part, and a gas flow flows out through the annular gap and flows along the guide surface as a Coanda flow.

本発明の有利な態様では、ガイド面が、ディフューザの最後から2つ目の段部と、最後の段部との間に配置されている。   In an advantageous embodiment of the invention, the guide surface is arranged between the last step of the diffuser and the last step.

本発明の有利な態様では、ディフューザは、据置型のガスタービンの出口に配置されている。   In an advantageous embodiment of the invention, the diffuser is arranged at the outlet of a stationary gas turbine.

本発明は、特に軸流機械、有利には据置型のガスタービンに用いられるディフューザを起点とする。ディフューザは、第1の横断面積を有する環状通路から、第1の横断面積よりも大きな第2の横断面積を有する流出スペースへと機械軸線に沿って移行する。このディフューザは、上記移行が複数の段部で行われることにより傑出している。   The invention starts from a diffuser used in particular in axial flow machines, preferably stationary gas turbines. The diffuser transitions along the machine axis from an annular passage having a first cross-sectional area to an outflow space having a second cross-sectional area that is larger than the first cross-sectional area. This diffuser stands out because the transition is performed in a plurality of steps.

本発明の第1の態様は、ディフューザの内側の横断面積が2つの段部で拡大していることを特徴としている。このディフューザは、構造が特に単純である。   The first aspect of the present invention is characterized in that the cross-sectional area inside the diffuser is enlarged by two steps. This diffuser is particularly simple in structure.

本発明の別の態様によれば、ディフューザが、カルノー型ディフューザ(管断面積が急拡大しているディフューザ)として構成されている。   According to another aspect of the present invention, the diffuser is configured as a Carnot diffuser (a diffuser having a rapidly expanding pipe cross-sectional area).

本発明の別の態様は、ディフューザが、外側周壁と内側周壁とを有していて、該外側周壁と内側周壁との間で、媒体がディフューザを貫流し、段部が、横断面積において直径段部によって内側周壁に形成されていることにより傑出している。   In another aspect of the present invention, the diffuser has an outer peripheral wall and an inner peripheral wall, the medium flows through the diffuser between the outer peripheral wall and the inner peripheral wall, and the step portion has a diameter step in the cross-sectional area. It is outstanding by being formed on the inner peripheral wall by the part.

本発明の別の態様は、隣り合う2つの段部の間に、凸状に湾曲されて直径が先細りした環状のガイド面が配置されていて、2つの段部のうち上流側に位置する段部に環状ギャップが設けられていて、該環状ギャップを通じてガス流が流出して、コアンダ流としてガイド面に沿って流れることができることを特徴とする。これによって、ディフューザ内の流れが有利に影響を受ける。   In another aspect of the present invention, an annular guide surface curved in a convex shape and having a tapered diameter is disposed between two adjacent step portions, and the step located on the upstream side of the two step portions. An annular gap is provided in the part, and a gas flow flows out through the annular gap and can flow along the guide surface as a Coanda flow. This advantageously affects the flow in the diffuser.

有利には、ガイド面が、ディフューザの最後から2つ目の段部と最後の段部との間に配置されている。   Advantageously, the guide surface is arranged between the last and second step from the end of the diffuser.

本発明のさらに別の態様は,ディフューザが工業用ガスタービンの出口に配置されていることを特徴としている。   Yet another aspect of the invention is characterized in that the diffuser is located at the outlet of the industrial gas turbine.

以下に本発明を図面につき詳しく説明する。   The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

自体公知の排ガスディフューザを有するガスタービンの概略的な構造を示す図である。1 is a diagram showing a schematic structure of a gas turbine having an exhaust gas diffuser known per se. FIG. 従来のカルノー型ディフューザの内側の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure inside the conventional Carnot diffuser. 図2と比較して、本発明の実施の形態による多段式のディフューザの内側の構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an inner structure of a multistage diffuser according to an embodiment of the present invention as compared with FIG. 2. 本発明の別の実施の形態による2段のディフューザを側面から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the two-stage diffuser by another embodiment of this invention from the side. 本発明の別の実施の形態によるコアンダ制御部を有する2段式のディフューザの内側の構造を示す図である。It is a figure which shows the inner structure of the two-stage type diffuser which has a Coanda control part by another embodiment of this invention.

図1には、公知先行技術から知られているような排ガスディフューザを備えたガスタービンの概略的な構造が再現されている。図1に図示されたガスタービン10は、空気流入口11を介して空気を吸い込み、その空気を圧縮する圧縮機12を有している。圧縮された空気は、燃焼器13に供給され、該燃焼器13において燃料14を燃焼するために利用される。発生する高温ガスは、後続のタービン15内において作業出力を取り出しながら膨張され、次いでディフューザ16を貫流する。これによって、ディフューザ16において流速を減じられて、圧力上昇を引き起こすことができる。   FIG. 1 reproduces the schematic structure of a gas turbine with an exhaust gas diffuser as known from the prior art. A gas turbine 10 illustrated in FIG. 1 has a compressor 12 that sucks air through an air inlet 11 and compresses the air. The compressed air is supplied to the combustor 13 and is used to burn the fuel 14 in the combustor 13. The generated hot gas is expanded while taking out the work output in the subsequent turbine 15, and then flows through the diffuser 16. As a result, the flow rate can be reduced in the diffuser 16 to cause an increase in pressure.

従来のカルノー型ディフューザ(管断面積が急拡大しているディフューザ:Carnot-Diffusor)の内側の構造が、図2に著しく簡略化して再現されている。機械軸線31に対して同心的に形成されたこのようなディフューザ16は、入り口側に環状通路17を有している。この環状通路17を介して、タービンの排ガス19がディフューザ16に流入する。比較的に小さな横断面積を備えた環状通路17には、流出スペース21が接続している。流出スペース21は、流れのために著しく大きな横断面積を有している。環状通路17と流出スペース21との間の移行は、図2に示した例では、急激な1つの段部22によって行われている。この段部22が、当該ディフューザ16をカルノー型ディフューザとして特徴付けている。環状通路17内には半径方向の支柱18が配置されていてよい。これらの支柱18は、ディフューザ16の内側部分と外側部分とを接続すると同時に、流れを変向するために機能する。   The internal structure of a conventional Carnot diffuser (Carnot-Diffusor with a rapidly expanding pipe cross-sectional area) is reproduced in a greatly simplified manner in FIG. Such a diffuser 16 formed concentrically with the machine axis 31 has an annular passage 17 on the entrance side. Turbine exhaust gas 19 flows into the diffuser 16 through the annular passage 17. An outflow space 21 is connected to the annular passage 17 having a relatively small cross-sectional area. The outflow space 21 has a significantly large cross-sectional area for flow. The transition between the annular passage 17 and the outflow space 21 is performed by one steep step 22 in the example shown in FIG. This step 22 characterizes the diffuser 16 as a Carnot diffuser. A radial strut 18 may be arranged in the annular passage 17. These struts 18 connect the inner and outer portions of the diffuser 16 and at the same time function to redirect the flow.

これに対して本発明は、図3に図示した実施の形態によれば、ディフューザ20において、環状通路17と流出スペース21との間の移行部を、多段式につまり複数の段部によって形成することを提案する。このためには、図示された実施の形態では2つの段部22aおよび22bが設けられている。(図3では破線で示されている)別の段部22cは任意である。しかし、段部の個数は上限を有していない。段部22a−cに関連した直径の飛躍的な変化(Durchmessersprung)は、図3に示した実施の形態では、ディフューザ20の内側部分に限定されている。しかし、同様に直径の飛躍的な変化をディフューザの外側部分において設けることも十分に考えられる。   On the other hand, according to the embodiment shown in FIG. 3, the present invention forms a transition portion between the annular passage 17 and the outflow space 21 in a multistage manner, that is, by a plurality of step portions, in the diffuser 20. Propose that. To this end, two steps 22a and 22b are provided in the illustrated embodiment. Another step 22c (shown in phantom in FIG. 3) is optional. However, the number of steps does not have an upper limit. The dramatic change in diameter associated with the steps 22a-c is limited to the inner portion of the diffuser 20 in the embodiment shown in FIG. However, it is also conceivable to provide a dramatic change in diameter in the outer part of the diffuser as well.

複数回段付けされたこのような内側輪郭により、タービン効率の0.1%である、本出願人のGT26型のガスタービンでは約50万ワットの出力利得を意味する圧力上昇利得が生じる。   Such an inner profile that is stepped multiple times results in a pressure rise gain that represents an output gain of approximately 500,000 watts in Applicant's GT26 gas turbine, which is 0.1% of turbine efficiency.

実際には、相応するディフューザはたとえば図4に再現されているような構成である。図4に示したディフューザ20aは環状の外側周壁23を有していて、該外側周壁23は、同心的に内側周壁24を取り囲んで、この内側周壁24と一緒に流路を形成している。内側周壁24と外側周壁23とは、半径方向の支柱25によって接続されている。ディフューザ20aの出口には、軸方向で相前後して、直径において段付けされた2つの環状部26および27が配置されている。これらの環状部26,27によって、ディフューザ20aの複数回段付けされた拡大部が形成される。   In practice, the corresponding diffuser has a configuration as reproduced, for example, in FIG. The diffuser 20a shown in FIG. 4 has an annular outer peripheral wall 23. The outer peripheral wall 23 concentrically surrounds the inner peripheral wall 24 and forms a flow path together with the inner peripheral wall 24. The inner peripheral wall 24 and the outer peripheral wall 23 are connected by a strut 25 in the radial direction. At the outlet of the diffuser 20a, two annular portions 26 and 27 stepped in diameter are arranged one after the other in the axial direction. These annular portions 26 and 27 form an enlarged portion of the diffuser 20a that is stepped multiple times.

流れ横断面の多段式の拡大部に対して付加的に、基本的には冒頭で挙げた刊行物、米国特許出願公開第2011/058939号明細書において提案されているように、ディフューザ内においてコアンダ流によって流れ特性に影響が与えられ得る。このためには、図5に示されているように、ディフューザ20bにおいて、2つの段部22aおよび22bの間に、凸状に湾曲されて直径が先細りした環状のガイド面28が配置されている。両段部22aおよび22bのうち上流側に位置する段部に、環状ギャップ29が設けられており、この環状ギャップ29を通じてガス流が流出スペース21に流出し、コアンダ流30としてガイド面28に沿って流れることができる。この場合、コアンダ流30のためのガス供給は、種々異なる形式で行うことができる。しかし上述の刊行物が教示しているのとは異なり、本発明によれば、能動的に吹き込まれる付加的なガスのための外部の供給源が省略されることが望ましい。構成部材の適切な配置により、ディフューザの急激な横断面拡大部の領域に占める圧力状態が利用されることが望ましく、この場合、運転の間に自動的に、湾曲されたガイド面28に沿った壁流30が形成され、この壁流30が平行な排ガス流19を変向するようになる。環状部27の背後(下流側)の静圧pは、横断面拡大による流れ遅延の結果として、環状ギャップにおける流入圧pよりも高くなる。相応して、より高い圧力領域からより低い圧力領域への流れ32が形成される。ディフューザ内に2つよりも多くの段部が設けられている場合、コアンダ流が最後から2つ目の段部と最後の段部との間において使用されると有利である。 In addition to the multi-stage enlargement of the flow cross section, basically a Coanda in the diffuser, as proposed in the publication mentioned at the outset, US 2011/0589939. Flow characteristics can be affected by flow. For this purpose, as shown in FIG. 5, in the diffuser 20b, between the two step portions 22a and 22b, an annular guide surface 28 that is curved in a convex shape and has a tapered diameter is disposed. . An annular gap 29 is provided in the step located upstream of both the steps 22 a and 22 b, and the gas flow flows out to the outflow space 21 through the annular gap 29, and along the guide surface 28 as a Coanda flow 30. Can flow. In this case, the gas supply for the Coanda stream 30 can be performed in different ways. However, unlike the above publications teach, according to the present invention, it is desirable to eliminate an external source for additional gas that is actively blown. With proper arrangement of the components, it is desirable to take advantage of the pressure conditions that occupy the region of the diffuser's sharp cross-sectional enlargement, in this case automatically along the curved guide surface 28 during operation. A wall flow 30 is formed, which turns the parallel exhaust gas flow 19. Static pressure p 2 behind (downstream side) of the annular portion 27, as a result of the flow delay by cross-sectional expanding, becomes higher than the inflow pressure p 1 in the annular gap. Correspondingly, a flow 32 is formed from a higher pressure region to a lower pressure region. If more than two stages are provided in the diffuser, it is advantageous if the Coanda flow is used between the last and the last two stages.

10 ガスタービン
11 空気流入部
12 圧縮機
13 燃焼器
14 燃料
15 タービン
16,20 ディフューザ
17 環状通路
18,25 支柱
19 排ガス
20a,b ディフューザ
21 流出スペース
22a−c 段部(横断面積)
23 外側周壁
24 内側周壁
26,27 環状部
28 ガイド面(凸状に湾曲)
29 環状ギャップ
30 コアンダ流
31 機械軸線
32 戻り流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas turbine 11 Air inflow part 12 Compressor 13 Combustor 14 Fuel 15 Turbine 16, 20 Diffuser 17 Annular passage 18, 25 Post 19 Exhaust gas 20a, b Diffuser 21 Outflow space 22a-c Step part (cross-sectional area)
23 outer peripheral wall 24 inner peripheral wall 26, 27 annular portion 28 guide surface (curved into a convex shape)
29 Annular gap 30 Coanda flow 31 Machine axis 32 Return flow

Claims (7)

第1の横断面積を有する環状通路(17)から、該第1の横断面積よりも大きな第2の横断面積を有する流出スペース(21)へと機械軸線(31)に沿って移行する、特に軸流機械、有利には据置型のガスタービン(10)に用いられるディフューザ(20,20a,20b)であって、
前記移行が、複数の段部(22a−c)で行われることを特徴とするディフューザ。
Transition along the machine axis (31) from the annular passage (17) having the first cross-sectional area to the outflow space (21) having a second cross-sectional area larger than the first cross-sectional area, in particular the axis A diffuser (20, 20a, 20b) used in a flow machine, preferably a stationary gas turbine (10),
A diffuser characterized in that the transition is performed in a plurality of steps (22a-c).
前記ディフューザ(20,20a,20b)の内部の横断面積は、2つの段部(22a,22b)で拡大している、請求項1記載のディフューザ。   The diffuser according to claim 1, wherein a cross-sectional area inside the diffuser (20, 20a, 20b) is enlarged by two steps (22a, 22b). 前記ディフューザ(20,20a,20b)は、カルノー型ディフューザとして形成されている、請求項1または2記載のディフューザ。   The diffuser according to claim 1 or 2, wherein the diffuser (20, 20a, 20b) is formed as a Carnot diffuser. 前記ディフューザ(20a)は、外側周壁(23)と内側周壁(24)とを有していて、該外側周壁(23)と内側周壁(24)との間で、媒体がディフューザ(20a)を貫流し、横断面積における段部(22a−c)は、直径段部によって前記内側周壁(24)に形成される、請求項1から3までのいずれか1項記載のディフューザ。   The diffuser (20a) has an outer peripheral wall (23) and an inner peripheral wall (24), and the medium flows through the diffuser (20a) between the outer peripheral wall (23) and the inner peripheral wall (24). 4. The diffuser according to claim 1, wherein the stepped portions (22 a-c) in the cross-sectional area are formed on the inner peripheral wall (24) by a diameter stepped portion. 隣り合う2つの段部(22a,22b)の間に、凸状に湾曲されて直径が先細りした環状のガイド面(28)が配置されており、前記2つの段部(22a,22b)のうちの上流側に位置する段部に、環状ギャップ(29)が設けられており、該環状ギャップ(29)を通じてガス流が流出し、コアンダ流(30)として前記ガイド面(28)に沿って流れるようになっている、請求項1から4までのいずれか1項記載のディフューザ。   Between the two adjacent step portions (22a, 22b), an annular guide surface (28) that is curved in a convex shape and has a tapered diameter is disposed. Of the two step portions (22a, 22b), An annular gap (29) is provided in a step located on the upstream side of the gas, and a gas flow flows out through the annular gap (29) and flows along the guide surface (28) as a Coanda flow (30). The diffuser according to claim 1, wherein the diffuser is configured as described above. 前記ガイド面(28)が、前記ディフューザ(20b)の最後から2つ目の段部と、最後の段部との間に配置されている、請求項5記載のディフューザ。   The diffuser according to claim 5, wherein the guide surface (28) is arranged between the last step of the diffuser (20b) and the last step. 前記ディフューザ(20,20a,20b)は、据置型のガスタービン(10)の出口に配置されている、請求項1から6までのいずれか1項記載のディフューザ。   The diffuser according to any one of claims 1 to 6, wherein the diffuser (20, 20a, 20b) is arranged at an outlet of a stationary gas turbine (10).
JP2012252515A 2011-11-17 2012-11-16 Diffuser to be used, in particular, for axial flow machine Pending JP2013108498A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011118735.2 2011-11-17
DE102011118735A DE102011118735A1 (en) 2011-11-17 2011-11-17 DIFFUSER, ESPECIALLY FOR AN AXIAL FLOW MACHINE

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016139281A Division JP6188885B2 (en) 2011-11-17 2016-07-14 Diffuser used especially for axial flow machines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013108498A true JP2013108498A (en) 2013-06-06

Family

ID=47215404

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012252515A Pending JP2013108498A (en) 2011-11-17 2012-11-16 Diffuser to be used, in particular, for axial flow machine
JP2016139281A Expired - Fee Related JP6188885B2 (en) 2011-11-17 2016-07-14 Diffuser used especially for axial flow machines

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016139281A Expired - Fee Related JP6188885B2 (en) 2011-11-17 2016-07-14 Diffuser used especially for axial flow machines

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130129498A1 (en)
EP (1) EP2594741A3 (en)
JP (2) JP2013108498A (en)
CN (1) CN103122776B (en)
DE (1) DE102011118735A1 (en)
RU (1) RU2569015C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017214926A (en) * 2016-05-31 2017-12-07 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Exhaust diffuser
JP2021148125A (en) * 2020-03-20 2021-09-27 ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド Exhaust diffuser hub structure for reducing flow separation phenomenon

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2896793A1 (en) 2014-01-21 2015-07-22 Alstom Technology Ltd Method of operating a gas turbine assembly and the gas turbine assembly
EP2947283B1 (en) 2014-05-23 2017-01-11 GE Energy Products France SNC Thermal-acoustic insulation structure for the exhaust of a rotating machine
EP3023695A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-25 Siemens Aktiengesellschaft Thermal energy machine
FR3029568B1 (en) * 2014-12-05 2016-11-18 Turbomeca PLENUM OF AIR SUPPLY
RU2632354C1 (en) * 2016-12-01 2017-10-04 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Steam turbine double-flow low-pressure cylinder
US11291938B2 (en) 2016-12-16 2022-04-05 General Electric Technology Gmbh Coanda effect moisture separator system
US11840937B2 (en) * 2021-12-17 2023-12-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Diffuser nozzle for a gas turbine engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2637972A (en) * 1948-04-09 1953-05-12 Mcdonnell Aircraft Corp Afterburner for turbojet engines and the like
US2828603A (en) * 1948-04-09 1958-04-01 Westinghouse Electric Corp Afterburner for turbo jet engines and the like
JPS58127120U (en) * 1982-02-23 1983-08-29 防衛庁技術研究本部長 Exit structure of high temperature gas exhaust pipe
US4497445A (en) * 1980-03-10 1985-02-05 Rolls-Royce Limited Diffusion apparatus
JPH084554A (en) * 1994-04-12 1996-01-09 General Electric Co <Ge> Equipment and method of reducing nitrogen oxide exhaust discharge
WO2009119127A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 三菱重工業株式会社 Gas turbine, intermediate shaft for gas turbine, and method of cooling gas turbine compressor
US20110058939A1 (en) * 2009-06-02 2011-03-10 John Orosa Turbine exhaust diffuser with a gas jet producing a coanda effect flow control
JP2011085134A (en) * 2009-10-15 2011-04-28 General Electric Co <Ge> Exhaust gas diffuser

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA486078A (en) * 1950-04-27 1952-08-26 W. Kellal George Exit area control for jet engines
DE1062066B (en) * 1952-10-15 1959-07-23 Nat Res Dev Device, especially for gas turbine systems for burning gaseous or vaporized fuel
CH484358A (en) * 1968-02-15 1970-01-15 Escher Wyss Ag Exhaust housing of an axial turbo machine
US3625630A (en) * 1970-03-27 1971-12-07 Caterpillar Tractor Co Axial flow diffuser
DE2558840C2 (en) * 1975-12-27 1983-03-24 Klein, Schanzlin & Becker Ag, 6710 Frankenthal Device to reduce cavitation wear
US4272955A (en) * 1979-06-28 1981-06-16 General Electric Company Diffusing means
SU1000558A1 (en) * 1981-04-03 1983-02-28 Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Diffusor
SU1657672A1 (en) * 1986-07-28 1991-06-23 Производственное объединение "Невский завод" им.В.И.Ленина Diffuser of turbomachine
CH672004A5 (en) 1986-09-26 1989-10-13 Bbc Brown Boveri & Cie
US5110560A (en) * 1987-11-23 1992-05-05 United Technologies Corporation Convoluted diffuser
US4971768A (en) * 1987-11-23 1990-11-20 United Technologies Corporation Diffuser with convoluted vortex generator
US4923370A (en) * 1988-11-28 1990-05-08 Allied-Signal Inc. Radial turbine wheel
DE59007880D1 (en) 1990-12-10 1995-01-12 Asea Brown Boveri Storage of a thermal turbo machine.
US5230656A (en) * 1992-08-05 1993-07-27 Carrier Corporation Mixer ejector flow distributor
JP3564420B2 (en) * 2001-04-27 2004-09-08 三菱重工業株式会社 gas turbine
EP1262637A1 (en) * 2001-05-31 2002-12-04 ALSTOM (Switzerland) Ltd Gas turbine power plant and method therefor
US8061983B1 (en) * 2008-06-20 2011-11-22 Florida Turbine Technoligies, Inc. Exhaust diffuser strut with stepped trailing edge
US8313286B2 (en) * 2008-07-28 2012-11-20 Siemens Energy, Inc. Diffuser apparatus in a turbomachine
US8337153B2 (en) * 2009-06-02 2012-12-25 Siemens Energy, Inc. Turbine exhaust diffuser flow path with region of reduced total flow area
DE102010024091B4 (en) * 2010-06-17 2012-10-04 Esg Mbh mixer
EP2407638A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Exhaust gas diffuser for a gas turbine and method for operating a gas turbine with such an exhaust gas diffuser
US9109466B2 (en) * 2011-07-22 2015-08-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Diffuser with backward facing step having varying step height
PL220635B1 (en) * 2011-10-03 2015-11-30 Gen Electric Exhaust gas diffuser and a turbine
US20130091865A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-18 General Electric Company Exhaust gas diffuser

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2637972A (en) * 1948-04-09 1953-05-12 Mcdonnell Aircraft Corp Afterburner for turbojet engines and the like
US2828603A (en) * 1948-04-09 1958-04-01 Westinghouse Electric Corp Afterburner for turbo jet engines and the like
US4497445A (en) * 1980-03-10 1985-02-05 Rolls-Royce Limited Diffusion apparatus
JPS58127120U (en) * 1982-02-23 1983-08-29 防衛庁技術研究本部長 Exit structure of high temperature gas exhaust pipe
JPH084554A (en) * 1994-04-12 1996-01-09 General Electric Co <Ge> Equipment and method of reducing nitrogen oxide exhaust discharge
WO2009119127A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 三菱重工業株式会社 Gas turbine, intermediate shaft for gas turbine, and method of cooling gas turbine compressor
US20110058939A1 (en) * 2009-06-02 2011-03-10 John Orosa Turbine exhaust diffuser with a gas jet producing a coanda effect flow control
JP2011085134A (en) * 2009-10-15 2011-04-28 General Electric Co <Ge> Exhaust gas diffuser

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017214926A (en) * 2016-05-31 2017-12-07 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Exhaust diffuser
KR20170135754A (en) * 2016-05-31 2017-12-08 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 Exhaust diffuser
KR102403377B1 (en) * 2016-05-31 2022-06-02 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 Exhaust diffuser
JP7237444B2 (en) 2016-05-31 2023-03-13 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ exhaust diffuser
JP2021148125A (en) * 2020-03-20 2021-09-27 ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド Exhaust diffuser hub structure for reducing flow separation phenomenon
KR20210118304A (en) * 2020-03-20 2021-09-30 두산중공업 주식회사 Anti-Separation Hub Structure for Exhaust Diffuser
KR102350377B1 (en) * 2020-03-20 2022-01-14 두산중공업 주식회사 Anti-Separation Hub Structure for Exhaust Diffuser
JP7107481B2 (en) 2020-03-20 2022-07-27 ドゥサン エナービリティー カンパニー リミテッド Exhaust diffuser hub structure to reduce flow separation
US11506145B2 (en) 2020-03-20 2022-11-22 Doosan Enerbility Co., Ltd Exhaust diffuser hub structure for reducing flow separation

Also Published As

Publication number Publication date
JP6188885B2 (en) 2017-08-30
CN103122776B (en) 2016-02-10
EP2594741A2 (en) 2013-05-22
EP2594741A3 (en) 2017-08-23
RU2012148919A (en) 2014-05-27
DE102011118735A1 (en) 2013-05-23
US20130129498A1 (en) 2013-05-23
RU2569015C2 (en) 2015-11-20
CN103122776A (en) 2013-05-29
JP2016180412A (en) 2016-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6188885B2 (en) Diffuser used especially for axial flow machines
JP6017755B2 (en) Exhaust gas diffuser
JP5602485B2 (en) gas turbine
JP5606473B2 (en) Steam turbine
US8425188B2 (en) Diffuser pipe and assembly for gas turbine engine
JP5698895B2 (en) Method and system for assembling an exhaust hood for a turbine
JP5398405B2 (en) Channel structure and gas turbine exhaust diffuser
JP2006283589A (en) Turbine exhaust device and alternation method thereof
US8439633B2 (en) Hollow steam guide diffuser having increased pressure recovery
JP7187262B2 (en) turbo machinery
US20110250064A1 (en) Shroud vortex remover
JP2011220125A (en) Axial flow turbine
JP2009257325A (en) Divergent cooling thimble for combustor liners and related method
JP2012032141A (en) Apparatus and filtering system relating to combustor in combustion turbine engine
JP2012032140A (en) Apparatus and filtering system relating to combustor in combustion turbine engine
JPH03137423A (en) Internal passage of burner with foreward air bleeding
JP2015178830A (en) Combustion chamber with cooling sleeve
JP5606373B2 (en) Steam turbine
JP2010159745A (en) Cooling apparatus for combustor transition piece
JP2011169172A (en) Turbine
JPH08260904A (en) Exhaust chamber of steam turbine
JP6134628B2 (en) Axial flow compressor and gas turbine
JP6625427B2 (en) Gas turbine engine
JP2015194085A (en) steam turbine
JP2012107617A (en) Low pressure exhaust gas diffuser for steam turbine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140825

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20141125

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20141128

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20141225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150721

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151015

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160314