JP2014218940A - Stator structure of axial flow compressor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばガスタービン等に用いされる軸流圧縮機のステータの構造に関する。 The present invention relates to a structure of a stator of an axial flow compressor used in, for example, a gas turbine.
ガスタービンは、吸込口から吸い込んだ大量の空気を圧縮機で圧縮して高圧空気を生成し、燃料を噴射して高圧空気と共に燃焼させ、生成された高温高圧空気でタービンを回転させて動力を取り出す装置である。また、回転力を得る代わりにタービンからの排気ガスを噴出することにより推進力を得る装置としてジェットエンジンがある。 A gas turbine compresses a large amount of air sucked from a suction port with a compressor to generate high-pressure air, injects fuel and burns it together with the high-pressure air, and rotates the turbine with the generated high-temperature and high-pressure air to generate power. It is a device to take out. Further, there is a jet engine as a device that obtains propulsive force by ejecting exhaust gas from a turbine instead of obtaining rotational force.
前記圧縮機のうちの軸流圧縮機は、吸い込まれた空気を流しながら徐々に圧縮して高圧の空気を生成する。筒状のステータケーシングに内側を指向させてステータ(静翼)が適宜な間隔で軸方向に並設させてある。中心部にはロータ軸が回転可能に支持され、このロータ軸に前記ステータの間位置に配してロータ(動翼)が配されている。すなわち、ロータとステータとからなる段が軸方向に複数段に並設され、ロータ軸の回転によって旋回するロータで空気を加圧し、回転することのないステータでその気流の方向を変更して後続する段に案内しながら空気を加圧している。また、前記ステータは径方向の軸を中心として回動可能に支持されている静翼可変型のものと、回動することのない静翼固定型のものとがある。 Among the compressors, an axial compressor compresses gradually while flowing in sucked air to generate high-pressure air. A stator (stator vane) is arranged in parallel in the axial direction at an appropriate interval with the inside facing a cylindrical stator casing. A rotor shaft is rotatably supported at the center, and a rotor (moving blade) is disposed on the rotor shaft at a position between the stators. That is, a stage composed of a rotor and a stator is arranged in parallel in a plurality of stages in the axial direction, air is pressurized by a rotor that rotates by the rotation of the rotor shaft, and the direction of the airflow is changed by a stator that does not rotate. Air is pressurized while guiding to the stage. The stator includes a stationary blade variable type that is rotatably supported around a radial axis, and a stationary blade fixed type that does not rotate.
図2は、軸流圧縮機1の概略構造を説明する軸方向に沿って切断した断面図である。筒状のステータケーシング2に適宜な形状のステータ2aが適宜間隔で並設されている。出力軸3を中心に回動可能にロータ軸4が配されており、このロータ軸4に取り付けられて該ロータ軸4の回転により旋回するロータ4aが前記ステータ2aの間位置に配されている。なお、図2に示すように、前記ステータ2aの間隔は徐々に狭くなり、その間位置に配されるロータ4aの厚さが徐々に小さくなる構造とされている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the axial direction for explaining the schematic structure of the axial-flow compressor 1. An appropriately
また、図3は前記ステータ2aの正面図で、該ステータ2aは複数枚のステータ2aがロータ軸4を中心とした円の円周方向に並設させてある。これらステータ2aは、外周側を外側軸2cによってステータケーシング2に支持させてあり、内周側を内側軸2dによって支持リング2eに支持させてある。そして、ステータ2aはこれら外側軸2cと内側軸2dによって、ステータケーシング2の軸の径方向を軸として回動可能に取り付けられている。
FIG. 3 is a front view of the
前記ステータケーシング2の端部には、図2に示すように、空気吸込口5が設けられており、この空気吸込口5から吸い込まれた空気は、ロータ4aの回転によって圧縮されると共に、ステータ2aによって気流が後段のロータ4aに案内されることが繰り返されて徐々に昇圧され、十分に圧縮された高圧空気がこの軸流圧縮機1に後続する図示しない燃焼部へ供給されることになる。
As shown in FIG. 2, an
上述した軸流圧縮機の静翼形状として、特許文献1には、静翼の角度位置の誤差またはずれを最少にする、軸流圧縮機のための静翼装置形状が開示されている。また、特許文献2には、翼列を構成する各静翼が半径方向に延びる軸心を中心に揺動可能に支持され、各静翼の翼端部に可撓性シール部材を備え、このシール部材を末端部が厚く先端部が薄く構成された耐熱ゴム部材で形成し、一端が翼端部に固定され、他端が静翼を支持する壁面に接触しながら摺動するようにした軸流圧縮機の可変静翼機構が開示されている。また、圧縮機ケーシング内に同軸に枢支されたロータドラムの外側面に対し、先端が間隔を隔てて対峙するように配置された軸流式空気圧縮機の静翼形状において、軸流式空気圧縮機の後方向に延び且つ静翼の基端から先端に向かって静翼の各断面が重なり合う部分を通る積重軸の位置を、当該静翼の前端付近に設定した軸流式空気圧縮機の静翼形状が開示されている(特許文献3参照。)
As a stator blade shape of the axial compressor described above, Patent Document 1 discloses a stator blade device shape for an axial compressor that minimizes an error or deviation in the angular position of the stator blade. Further, in
前記静翼可変型のステータ2aでは、外側軸2cと内側軸2dとを通る前記半径方向を軸として回動させることによって角度を変更して前後段間の開度を調整し、圧縮空気の流れを後段のロータ4へ案内する。このステータ2aにより案内される圧縮空気の状態が適切でない場合には、この軸流圧縮機で発生させる高圧空気の圧力や流量等が所望の状態のものとならず、後続する燃焼部やタービンで所望の出力を得られず、ひいてはガスタービンとしての所望の出力を得られなくなってしまう。
In the stator vane
特に、静翼可変型の軸流圧縮機では、ステータ2aが前記外側軸2cと内側軸2dとで回動可能に支持されているから、ステータ2aの外側面とステータケーシング2の内側面との間、およびステータ2aの内側面と支持リング2eの外側面との間のそれぞれに間隙が形成されている。この間隙からも圧縮空気が後段へ流れるため、この間隙の変化によっても圧縮空気の状態が左右される。例えば、前記特許文献2に記載された可変静翼機構には、シール部材で前記間隙を閉塞させる構造が採用されている。
In particular, in the stationary blade variable axial compressor, the
ところで、従来の静翼可変型のステータ2aでは、図3に示すように、該ステータ2aの外側と内側の面のいずれもが平面状に加工されている。このため、ステータ2aの外側と内側には間隙が形成されてしまうことが避けられず、この間隙から圧縮空気が後段へ流れてしまい、圧縮空気を所望の圧力まで上昇させることができないおそれがある。
By the way, in the conventional stator vane
そこで、この発明は、静翼可変型のステータの内外面とステータケーシングおよび支持リングとの間の間隙を極力小さくすることができるようにする軸流圧縮機のステータ構造を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a stator structure of an axial compressor that can minimize the gap between the inner and outer surfaces of the stator vane variable type stator and the stator casing and the support ring. Yes.
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る軸流圧縮機のステータ構造は、出力軸を中心とした半径方向の支持軸でステータケーシングと支持リングとに支持されて、該支持軸を中心として回動自在なステータを備えている軸流圧縮機において、前記ステータの外側面を前記ステータケーシングの内側面に沿った面で、該ステータの内側面を前記支持リングの外側面に沿った円弧状面で形成してあることを特徴としている。 As a technical means for achieving the above object, a stator structure of an axial compressor according to the present invention is supported by a stator casing and a support ring on a radial support shaft centering on an output shaft, and the support In the axial flow compressor having a stator that is rotatable about an axis, the outer surface of the stator is a surface along the inner surface of the stator casing, and the inner surface of the stator is the outer surface of the support ring. It is characterized by being formed by an arcuate surface along.
前記ステータの外側面とステータケーシングの内側面との間隙を、該ステータの外側面のいずれの位置であっても等しい大きさとすることができる。ステータの内側面と支持リングの外側面との関係も同様である。したがって、該ステータの内外面が臨む間隙を最小とすることができる。 The gap between the outer surface of the stator and the inner surface of the stator casing can be made equal in any position on the outer surface of the stator. The relationship between the inner side surface of the stator and the outer side surface of the support ring is the same. Therefore, the gap that the inner and outer surfaces of the stator face can be minimized.
また、請求項2の発明に係る軸流圧縮機のステータ構造は、前記ステータケーシングの内側面と前記ステータの外側面、該ステータの内側面、前記支持リングの外側面とを、前記出力軸を中心とした同心の円筒面で形成したことを特徴としている。
The stator structure of the axial compressor according to the invention of
すなわち、ステータケーシングの内側面とステータの内外面、支持リングの外側面とを同心の円筒面で形成したものである。ステータケーシングとステータ、支持リングは回転することがないため、これらの各面はステータの前記支持軸を中心とした回動を許容する形状とすることで構わない。そこで、出力軸を中心とした同心の円筒面で形成することとしたものである。 That is, the inner surface of the stator casing, the inner and outer surfaces of the stator, and the outer surface of the support ring are formed by concentric cylindrical surfaces. Since the stator casing, the stator, and the support ring do not rotate, these surfaces may have a shape that allows rotation about the support shaft of the stator. Therefore, it is formed by a concentric cylindrical surface centering on the output shaft.
この発明に係る軸流圧縮機のステータ構造によれば、ステータとステータケーシングおよび支持リングとの間隙を極力小さくすることができて、圧縮空気が不測の状況で後段へ流出してしまうことを極力防止でき、軸流圧縮機で所望の大きさまで空気を昇圧できる。 According to the stator structure of the axial compressor according to the present invention, the gap between the stator, the stator casing, and the support ring can be reduced as much as possible, and compressed air can flow out to the subsequent stage under unforeseen circumstances. The pressure can be increased to a desired size with an axial compressor.
また、請求項2の発明に係る軸流圧縮機のステータ構造によれば、前記のそれぞれの面を同心の円筒面で形成してあるから、これらの面の加工が簡便となると共に、加工精度の確保が容易となる。 In addition, according to the stator structure of the axial compressor according to the second aspect of the present invention, since each of the surfaces is formed by concentric cylindrical surfaces, the processing of these surfaces is simplified and the processing accuracy is improved. Is easily secured.
以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る軸流圧縮機のステータ構造を具体的に説明する。なお、図2と図3に示した構造と同一の部分については同一の符号を付してある。 Hereinafter, a stator structure of an axial compressor according to the present invention will be described in detail based on the illustrated preferred embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part same as the structure shown in FIG. 2 and FIG.
図1はこの発明に係る構造を備えたステータの正面図であり、出力軸3と直交する面で切断した図であり、図3に相当している。ステータケーシング10には、出力軸3を中心とした円の円周方向に、適宜数のステータ11が並設させてある。これらステータ11のそれぞれは、その外側端部で外側軸12aを軸として回動可能に支持されている。また、このステータ11の内側端部は内側軸12bを軸として回動可能に支持リング13に支持されている。これら外側軸11aと内側軸11bとは、回転軸3の径方向であって同一直線上にあり、すなわち、ステータ11は出力軸3の径方向を軸としてステータケーシング10と支持リング13とに回動可能に支持されている。
FIG. 1 is a front view of a stator having a structure according to the present invention, a view cut along a plane orthogonal to the
前記ステータケーシング10の内側面10bとステータ11の外側面11aとはいずれも出力軸3を中心とした同心の円筒面によって形成されている。同様に、ステータ11の内側面11bと支持リング13の外側面13aも、出力軸3を中心とした同心の円筒面によって形成されている。
Both the inner surface 10b of the
以上により構成されたステータ構造では、ステータ11を外側軸12aと内側軸12bとを軸として回動させると、隣接するステータ11との間で角度が変更されるから、これらの間の開度も変更される。このステータ11同士の間から圧縮空気が流れて後段のロータ4aに供給されることになる。
In the stator structure configured as described above, when the
前述したように、ステータケーシング10の内側面10aとステータ11の外側面11aとは同心の円筒面で形成されているか、これらの間隙を最小としてステータ11を設けることができる。また、ステータ11の内側面11bと支持リング13の外側面13aも同心の円筒面で形成されているから、これらの間隙を最小としてステータ11を設けることができる。したがって、隣接するステータ11との間から流れる以外に圧縮空気の流路をほぼなくすことができ、設計上の圧縮空気を得ることが容易となる。
As described above, the
図1に示した実施形態では、ステータケーシング10の内側面10aとステータ11の内外面11a、11b、支持リング13の外側面13aを、出力軸3を中心とした同心の円筒面で形成したものとして説明したが、これらの各面であって対向している面は、相似の関係にあるものであっても構わない。ステータケーシング10とステータ11、支持リング13とはいずれも出力軸3を軸として回転することを要しないから、任意の形状とすることができる。なお、ステータケーシング10の内側面10aは、前記ロータ4aの回転を許容する形状であることを要する。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
この発明に係る軸流圧縮機のステータ構造によれば、シール部材等を必要とせずに構造体で圧縮空気の不測の流路を閉塞できるので、軸流圧縮機の動作の出力の安定化に寄与する。 According to the stator structure of the axial compressor according to the present invention, the unexpected flow path of the compressed air can be closed with the structure without the need for a seal member or the like, so that the output of the operation of the axial compressor can be stabilized. Contribute.
1 軸流式圧縮機
3 出力軸
4 ロータ軸
4a ロータ
5 空気吸込口
10 ステータケーシング
10a 内側面
11 ステータ
11a 外側面
11b 内側面
12a 外側軸
12b 内側軸
13 支持リング
13a 外側面
1
10 Stator casing
10a Inside surface
11 Stator
11a External side
11b Inside surface
12a Outer shaft
12b Inner shaft
13 Support ring
13a External side
Claims (2)
前記ステータの外側面を前記ステータケーシングの内側面に沿った面で、該ステータの内側面を前記支持リングの外側面に沿った円弧状面で形成してあることを特徴とする軸流圧縮機のステータ構造。 In an axial flow compressor including a stator that is supported by a stator casing and a support ring with a support shaft in a radial direction centered on the output shaft and is rotatable about the support shaft,
An axial flow compressor characterized in that the outer surface of the stator is formed by a surface along the inner surface of the stator casing, and the inner surface of the stator is formed by an arcuate surface along the outer surface of the support ring. Stator structure.
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CN117662524A (en) * | 2024-01-29 | 2024-03-08 | 诺顿风机(潍坊)有限公司 | Movable vane adjustable axial flow fan with movable guide vane |
Citations (2)
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JPS551924U (en) * | 1978-06-20 | 1980-01-08 | ||
JP2001342803A (en) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Variable air flow apparatus of gas turbine |
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- 2013-05-09 JP JP2013098931A patent/JP2014218940A/en active Pending
Patent Citations (2)
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CN117662524B (en) * | 2024-01-29 | 2024-04-23 | 诺顿风机(潍坊)有限公司 | Movable vane adjustable axial flow fan with movable guide vane |
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