JP5398323B2 - Stator blade variable device and axial flow fluid machine - Google Patents
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Description
本発明は、静翼の翼角を変化させる静翼可変装置およびこれを備える軸流式流体機械に関するものである。 The present invention relates to a stationary blade variable device that changes the blade angle of a stationary blade, and an axial-flow fluid machine including the same.
軸流式圧縮機は、多数の静翼が円環状に配置された静翼段と、多数の動翼が回転軸に取り付けられた動翼段とを複数備えている。このような軸流式圧縮機において、従来、運転状態に応じて各静翼の翼角を変化させる静翼可変装置を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 The axial flow compressor includes a plurality of stationary blade stages in which a large number of stationary blades are arranged in an annular shape and a moving blade stage in which a large number of moving blades are attached to a rotating shaft. Among such axial flow compressors, one having a stationary blade variable device that changes the blade angle of each stationary blade in accordance with the operating state is known (for example, see Patent Document 1).
この静翼可変機構は、図4に示すように、圧縮機ケーシングの外側に回転軸と同芯になるように配置され、回転軸回りに回動可能な円環状の可変環230を有している。この可変環230には、図5(a)に示すように、各静翼の軸先端に取り付けられたアーム220が連結されている。また、可変環230は、クランク251を介して可動軸252が連結されており、周方向に移動可能とされている。このような構造を有することで、可動軸252を回転させて可変環230を回転軸回りに回動させることによって、アーム220に振り角を与え、アーム220に接続された翼軸をその軸線回りに回動させる。これにより、図5(b)に示すように、全静翼の翼角を変化させるようになっている。
As shown in FIG. 4, the stationary blade variable mechanism is arranged outside the compressor casing so as to be concentric with the rotation shaft, and has an
ところで、軸流式圧縮機は、ケーシング内の流体の圧力を高めるために、後方段(出口側)に近づくに従って各静翼段間の距離を小さくする必要がある。しかしながら、特許文献1に開示されている軸流式圧縮機によれば、各静翼段と可変環は1対1の構造となっているため、特に後方段において、可変環および各構成部品の設置スペースが狭くなり、その分解・組み立て作業に支障が生じるという不都合がある。
By the way, in order to raise the pressure of the fluid in a casing, it is necessary for an axial flow type compressor to make the distance between each stationary blade stage small as it approaches a back stage (exit side). However, according to the axial flow compressor disclosed in
また、能力増加等を目的として段数を増設する改造工事においては、部品を増設するスペースの制約があるため、各静翼段間の距離を縮める必要がある。この場合には、特に、後方段の静翼段間の距離が小さくなりすぎて、可変環を設置することが困難になるという不都合がある。 Further, in the remodeling work in which the number of stages is increased for the purpose of increasing the capacity or the like, there is a restriction on the space for adding the parts, so it is necessary to reduce the distance between each stationary blade stage. In this case, in particular, there is an inconvenience that it becomes difficult to install the variable ring because the distance between the rear stationary blade stages becomes too small.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、静翼段間の距離が小さい場合にも、各静翼の翼角を変化させることができる静翼可変装置およびこれを備える軸流式流体機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when the distance between the stationary blade stages is small, the stationary blade variable device capable of changing the blade angle of each stationary blade and the axial flow type equipped with the same. An object is to provide a fluid machine.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第1の態様は、所定の間隔をあけて中心軸線回りに円環状に配置された複数の静翼のそれぞれから半径方向外方に延びる翼軸と、これら翼軸をその軸線回りに回動自在に支持する支持部材と、前記中心軸線回りに回動自在に配置された円環状の可変環と、該可変環を前記中心軸線回りに回動させる回動機構とを備え、円環状に配置された前記複数の静翼から構成される静翼段が、前記中心軸線に沿う方向に複数設けられ、前記回動機構による前記可変環の回動を、前記翼軸の軸線回りの回動に変換して、複数の前記静翼段にわたって伝達するリンク機構が設けられ、前記リンク機構が、前記可変環と前記翼軸とを連結し、前記可変環と回動自在に接続されるとともに前記翼軸の偏心位置に接続された第1の連結部材と、該第1の連結部材により前記可変環に連結された翼軸と該翼軸に隣接する静翼段の翼軸とを連結し、これら翼軸の偏心位置に回動自在に接続された第2の連結部材とを有する静翼可変装置である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a blade shaft extending radially outward from each of a plurality of stationary blades arranged annularly around a central axis at predetermined intervals, and the blade shafts about the axis. A support member that is rotatably supported; an annular variable ring that is rotatably disposed about the central axis; and a rotation mechanism that rotates the variable ring about the central axis. A plurality of vane stages composed of the plurality of vanes arranged in the center are provided in a direction along the central axis, and the rotation of the variable ring by the rotation mechanism is performed around the axis of the blade axis. A link mechanism that converts the movement into a plurality of stationary blade stages and transmits the plurality of stationary blade stages is provided , the link mechanism connects the variable ring and the blade shaft, and is rotatably connected to the variable ring. A first coupling member connected to an eccentric position of the blade axis, and the first coupling; A blade shaft connected to the variable ring by a material and a blade shaft of a stationary blade stage adjacent to the blade shaft, and a second connecting member rotatably connected to an eccentric position of the blade shaft. It is a stator blade variable apparatus which has .
本発明の第1の態様によれば、回動機構により可変環を円環の中心軸線回りに回動させると、この可変環の回動が、リンク機構により翼軸の軸線回りの回動に変換されるので、翼軸をその軸線回りに回動させ、該翼軸に接続された静翼の翼角を変更することができる。ここで、本発明の第1の態様においては、円環状に配置された複数の静翼から構成される静翼段が、中心軸線に沿う方向に複数設けられており、可変環の回動が、リンク機構により複数の静翼段にわたって伝達される。そのため、1つの可変環を回動させることによって、複数の静翼段における静翼の翼角を変更することができる。これにより、可変環の設置数を減らすことができるので、その設置スペースを縮小することができ、静翼段間の距離が小さい場合にも、静翼の翼角を変化させることが可能となる。また、部品点数を少なくすることができるため、製造コストを低減することができる。
しかも、このようにリンク機構を構成することで、回動機構により可変環を円環の中心軸線回りに回動させると、可変環の回動が、第1の連結部材により可変環に回動自在に接続された翼軸に伝達され、該翼軸に振り角が与えられる。この翼軸は、与えられた振り角に応じて、その軸線回りに回動させられるので、この翼軸に取り付けられた静翼の翼角が変更される。また、可変環の回動は、第2の連結部材により、隣接する静翼段の翼軸に伝達され、該翼軸にも振り角が与えられて、この翼軸に取り付けられた静翼の翼角が変更される。このように、上記構成を有することでリンク機構を形成し、1つの可変環を回動させることによって、複数の静翼段における静翼の翼角を変更することができる。
According to the first aspect of the present invention, when the variable ring is rotated around the central axis of the ring by the rotation mechanism, the rotation of the variable ring is rotated around the axis of the blade axis by the link mechanism. Since it is converted, it is possible to change the blade angle of the stationary blade connected to the blade shaft by rotating the blade shaft around its axis. Here, in the first aspect of the present invention, a plurality of stationary blade stages each including a plurality of stationary blades arranged in an annular shape are provided in a direction along the central axis, and the variable ring rotates. And transmitted across a plurality of stationary blade stages by a link mechanism. Therefore, the blade angle of the stationary blades in the plurality of stationary blade stages can be changed by rotating one variable ring. As a result, the number of installations of the variable ring can be reduced, so that the installation space can be reduced, and the blade angle of the stationary blade can be changed even when the distance between the stationary blade stages is small. . Further, since the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced.
In addition, by configuring the link mechanism in this way, when the variable ring is rotated around the central axis of the ring by the rotation mechanism, the rotation of the variable ring is rotated to the variable ring by the first connecting member. It is transmitted to a freely connected blade axis, and a swing angle is given to the blade axis. Since the blade axis is rotated around the axis according to the given swing angle, the blade angle of the stationary blade attached to the blade axis is changed. Further, the rotation of the variable ring is transmitted to the blade shaft of the adjacent stationary blade stage by the second connecting member, and a swing angle is also given to the blade shaft, so that the stationary blade attached to the blade shaft is rotated. The wing angle is changed. In this way, by having the above-described configuration and forming a link mechanism and rotating one variable ring, the blade angles of the stationary blades in a plurality of stationary blade stages can be changed.
上記態様において、前記回動機構は、前記可変環に接続され前記円環の半径方向外方に延びるクランクと、該クランクに接続された可動軸と、該可動軸を回転駆動するモータとを備えることとしてもよい。 In the above aspect, the rotation mechanism includes a crank connected to the variable ring and extending radially outward of the ring, a movable shaft connected to the crank, and a motor that rotationally drives the movable shaft. It is good as well.
このように回動機構を構成することで、モータにより可動軸を回転駆動させて、その駆動力を、クランクを介して可変環に伝達することができる。これにより、可変環を中心軸線回りに回動させて、翼軸をその軸線回りに回動させ、静翼の翼角を変更することができる。 By configuring the turning mechanism in this way, the movable shaft can be rotationally driven by the motor, and the driving force can be transmitted to the variable ring via the crank. As a result, the variable ring can be rotated about the central axis, the blade shaft can be rotated about the axis, and the blade angle of the stationary blade can be changed.
本発明の第2の態様は、円筒形状のケーシングと、該ケーシングの内部に回転可能に支持された回転軸と、該回転軸に半径方向外方に向けて設けられ、周方向に所定の間隔をあけて円環状に配置された複数の動翼と、前記ケーシングに半径方向内方に向けて設けられ、周方向に所定の間隔をあけて円環状に配置された複数の静翼と、上記のいずれかの静翼可変装置とを備え、円環状に配置された前記複数の動翼から構成される動翼段と、円環状に配置された前記複数の静翼から構成される静翼段とが、前記回転軸に沿う方向に複数設けられた軸流式流体機械である。 According to a second aspect of the present invention, a cylindrical casing, a rotating shaft rotatably supported inside the casing, a radially outwardly provided on the rotating shaft, and a predetermined interval in the circumferential direction. A plurality of moving blades arranged in an annular shape with a gap therebetween, a plurality of stationary blades provided in the casing inward in the radial direction and arranged in an annular shape with a predetermined interval in the circumferential direction, and And a stationary blade stage composed of the plurality of stationary blades arranged in an annular shape, and a stationary blade stage composed of the plurality of stationary blades arranged in an annular shape. Are axial flow type fluid machines provided in a plurality along the rotation axis.
本発明の第2の態様によれば、上記の静翼可変装置が設けられているため、運転状態に応じて各静翼の翼角を変化させることができるので、能力向上を図ることができるとともに、機体を小型化して製造コストを低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the above-described stator blade variable device is provided, the blade angle of each stator blade can be changed according to the operating state, so that the capability can be improved. At the same time, the manufacturing cost can be reduced by downsizing the machine body.
本発明によれば、翼段間の距離が小さい場合にも、各静翼の翼角を変化させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to change the blade angle of each stationary blade even when the distance between the blade stages is small.
以下に、本発明に係る静翼可変装置およびこれを備える軸流式流体機械の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、軸流式流体機械の一例として、高炉ガス(以下、「BFG」と表記する。)を燃料ガスとして利用するBFG焚きガスタービン設備において、燃料ガスを圧縮する軸流式圧縮機に本発明を適用した場合について説明する。
Hereinafter, an embodiment of a stationary blade variable device according to the present invention and an axial flow type fluid machine including the same will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, as an example of an axial flow type fluid machine, an axial flow type compressor that compresses fuel gas in a BFG-fired gas turbine facility that uses blast furnace gas (hereinafter referred to as “BFG”) as fuel gas. A case where the present invention is applied to will be described.
図1は、本実施形態に係る軸流式圧縮機を備えたBFG焚きガスタービン設備の概略を説明する概略構成図である。
一般的に、BFGの供給圧力は高炉の運転圧力に依存し、BFG焚きガスタービン設備1におけるガスタービン2の燃焼ガスとして用いるには圧力が低い。そのため、図1に示すように、ガスタービン2の他に、高炉ガスを圧縮して所定の圧力に昇圧する軸流式圧縮機4などの圧縮機が用いられる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an outline of a BFG-fired gas turbine facility provided with an axial compressor according to the present embodiment.
In general, the supply pressure of BFG depends on the operating pressure of the blast furnace, and the pressure is low for use as the combustion gas of the
BFG焚きガスタービン設備1には、図1に示すように、ガスタービン2と、発電機3と、軸流式圧縮機4とを主な構成要素として備えている。
ガスタービン2は、軸流式圧縮機4により圧縮されたBFGを燃料ガスとして運転されるガスタービンであって、発電機3を回転駆動させるものである。
ガスタービン2には、ガスタービン圧縮機21と、燃焼器22と、タービン部23と、ガスタービン回転軸24と、が設けられている。
As shown in FIG. 1, the BFG-fired
The
The
ガスタービン圧縮機21は、外部から取り入れた空気を圧縮するものであって、圧縮された空気を燃焼器22に供給する。さらに、ガスタービン圧縮機21は、ガスタービン回転軸24が連結されており、ガスタービン回転軸24により回転駆動されることで、空気を圧縮する構成とされている。
The
燃焼器22は、ガスタービン圧縮機21により圧縮された空気と、軸流式圧縮機4により圧縮されたBFGとの混合気を燃焼させるものであって、燃焼により発生した高温の燃焼ガスをタービン部23に供給するものである。
The
タービン部23は、燃焼器22から供給された燃焼ガスが有するエネルギを回転駆動力に変換するものである。さらに、タービン部23は、回転駆動力をガスタービン回転軸24に伝達可能な構成とされている。
The
ガスタービン回転軸24は、タービン部23、ガスタービン圧縮機21および発電機3に連結される円柱状の部材であって、タービン部23から回転駆動力をガスタービン圧縮機21および発電機3に伝達するものである。
The gas
なお、ガスタービン2に係る構成、例えば、ガスタービン圧縮機21、燃焼器22、タービン部23、および、ガスタービン回転軸24としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
In addition, a well-known structure can be used as the structure which concerns on the
発電機3は、ガスタービン2により回転駆動されて発電を行うものである。発電機3には、ガスタービン回転軸24が連結されており、ガスタービン回転軸24の回転駆動力を伝達されるようになっている。なお、発電機3としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
軸流式圧縮機4は、BFGを圧縮してガスタービン2に供給するものである。軸流式圧縮機4には、ガスタービン回転軸24から回転駆動力が伝達される圧縮機回転軸(回転軸)41が設けられている。
なお、本実施形態では、ガスタービン回転軸24と圧縮機回転軸41との間には、増速部41Gが配置されている例を説明するが、増速部41Gが配置されていなくてもよく、特に限定するものではない。
The axial compressor 4 compresses BFG and supplies it to the
In the present embodiment, an example in which the
図2は、図1の軸流式圧縮機4の構成を説明する縦断面図である。
図2に示すように、軸流式圧縮機4は、圧縮機回転軸41と、車室42と、翼環(ケーシング)43と、複数の動翼RBおよび静翼SVと、静翼可変装置100とを主な構成要素として備えている。また、翼環43と圧縮機回転軸41との間には、流路44が形成されている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view for explaining the configuration of the axial flow compressor 4 of FIG.
As shown in FIG. 2, the axial flow compressor 4 includes a
車室42は、圧縮機回転軸41、翼環43、流路44、動翼RB、静翼SV、および、静翼可変装置100などが内部に収納されるものである。さらに、車室42は、翼環43を支持することにより、翼環43に付属する静翼SVや静翼可変装置100などを支持するようになっている。
The
翼環43は、略円筒状に形成された部材であり、半径方向内方に配置された圧縮機回転軸41を回転可能に支持するとともに、動翼RBおよび静翼SVを内部に収納している。また、翼環43には、後述する翼軸110を貫通させる孔が複数設けられており、該孔には、翼軸110をその軸線回りに回動自在に支持するベアリング等の支持部材が設けられている。
The
流路44は、翼環43と圧縮機回転軸41との間に形成された円筒状の流路であり、上流側から下流側に向かって(図2の左側から右側に向かって)、BFGが流れる流路横断面積が狭くなるように形成されている。
The
動翼RBおよび静翼SVは、流路44に円環状に配置された翼であり、BFGの圧縮に用いられるものである。円環状に配置された動翼RBおよび静翼SVは、一対で1つの段を形成しており、ここでは、20段の軸流式圧縮機4を例として説明する。
The moving blade RB and the stationary blade SV are blades arranged in an annular shape in the
動翼RBは、圧縮機回転軸41の外周面に、周方向にわたって等間隔に配置されるとともに、半径方向外方に向かって延びる翼である。動翼RBは、圧縮機回転軸41と一体的に回転駆動されることにより、同じ段に属する静翼SVとともに、当該段を通過するBFGを圧縮するようになっている。
The moving blades RB are blades that are arranged on the outer peripheral surface of the
静翼SVは、翼環43の内周面に、周方向にわたって等間隔に配置されるとともに、半径方向内方に向かって延びる翼である。ここでは、後方段(図2における右側の段)に配置された第17段の静翼SV17から第20段の静翼SV20が、静翼可変装置100により翼角が変更可能とされていることとする。
本実施形態では、図2に示すように、静翼SV17に翼軸110A、静翼SV18に翼軸110B、静翼SV19に翼軸110C、および、静翼SV20に翼軸110Dが設けられている。
The stationary blades SV are blades that are arranged on the inner peripheral surface of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a
図3(a)および図3(b)は、図2の静翼可変装置100の構成を説明する部分拡大図であり、(a)は翼軸110の軸線方向の縦断面図、(b)は翼軸110の軸線方向の横断面図である。
静翼可変装置100は、静翼SV17から静翼SV20の翼角を変更するものであり、図3(a)に示すように、静翼SVに接続された翼軸110と、アーム(第1の連結部材)120と、アーム121と、連結アーム(第2の連結部材)125と、圧縮機回転軸41の中心軸線回りに回動可能とされた円環状の可変環130と、これらを保持する保持環140と、可変環130を回動させる回動機構150とを備えている。なお、アーム120Aおよび120Bを総称してアーム120、アーム121Aおよび121Bを総称してアーム121、連結アーム125Aおよび125Bを総称して連結アーム125と呼ぶ。
3 (a) and 3 (b) are partial enlarged views for explaining the configuration of the stationary blade
The stator blade
翼軸110は、円環状に配置された複数の静翼SVのそれぞれから半径方向外方に延びる円柱状の部材である。翼軸110は、翼環43により、翼軸110の軸線回りに回動自在に支持されている。
アーム120およびアーム121は、可変環130の回動を翼軸110に伝達するものであり、翼軸110の半径方向外方の端部から延びた棒状の部材である。
本実施形態では、図3(a)および図3(b)に示すように、翼軸110Aにアーム120A、翼軸110Bにアーム121A、翼軸110Cにアーム120B、および、翼軸110Dにアーム121Bが設けられている。
The arm 120 and the arm 121 transmit the rotation of the
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the
アーム120Aは、図3(b)に示すように、一方の端部が翼軸110Aに固定され、他方の端部はピンを介して可変環130Aに回動自在に連結されている。また、アーム120Bは、一方の端部が翼軸110Cに固定され、他方の端部はピンを介して可変環130Bに回動自在に連結されている。
As shown in FIG. 3B, the
連結アーム125は、アーム120とアーム121とを連結し、可変環130の回動を翼軸110に伝達するものである。具体的には、連結アーム125は、両端にピンが設けられ、アーム120により可変環130に連結された翼軸110と、この翼軸110に隣接する静翼段の翼軸110とを回動自在に連結するようになっている。すなわち、本実施形態において、連結アーム125Aは、各翼軸110の偏心位置において、アーム120Aとアーム121Aとを回動自在に連結し、連結アーム125Bは、アーム120Bとアーム121Bとを回動自在に連結するようになっている。
The connecting arm 125 connects the arm 120 and the arm 121 and transmits the rotation of the
上記のように、可変環130と翼軸110とを連結することで、リンク機構を形成し、回動機構150による可変環130の回動を、翼軸110の回動に変換して、複数の静翼段にわたって伝達するようになっている。
As described above, a link mechanism is formed by connecting the
可変環130は、圧縮機回転軸41と同芯に配置された円環状の部材であって、保持環140により圧縮機回転軸41の中心軸線回りに回動可能に支持されている。本実施形態では、図3(a)に示すように、可変環130Aおよび可変環130Bが設けられている。
The
回動機構150は、可変環130に接続されて半径方向外方に延びるクランク151と、クランク151に接続された可動軸152と、可動軸152を回転駆動するモータ153とを備えている。なお、クランク151Aおよび151Bを総称してクランク151と呼ぶ。
本実施形態では、図3(a)に示すように、可変環130Aにはクランク151Aが接続されており、可変環130Bにはクランク151Bが接続されている。
The
In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, a
このように回動機構150を構成することで、モータ153により可動軸152を回転駆動させて、その駆動力を、クランク151を介して可変環130に伝達することができる。これにより、可変環130を圧縮機回転軸41の中心軸線回りに回動させることができる。
By configuring the
保持環140は、鍔部132およびコロ141を介して、可変環130を回動可能に保持するものである。保持環140は、中央が略円筒状に形成されており、半径方向外方から、翼軸110、アーム120、および、可変環130を覆うように配置されている。
The holding
上記構成の軸流式圧縮機4を備えるBFG焚きガスタービン設備1の運転について、図1を参照して以下に説明する。
高炉から供給されたBFGは、図1に示すように、軸流式圧縮機4に吸入される。軸流式圧縮機4は、ガスタービン回転軸24を介して圧縮機回転軸41に伝達された回転駆動力により駆動され、BFGを所定の圧力にまで昇圧する。
昇圧されたBFGは、軸流式圧縮機4からガスタービン2の燃焼器22に供給される。
The operation of the BFG-fired
BFG supplied from the blast furnace is sucked into the axial compressor 4 as shown in FIG. The axial flow compressor 4 is driven by the rotational driving force transmitted to the
The boosted BFG is supplied from the axial compressor 4 to the
その一方で、ガスタービン圧縮機21は、ガスタービン回転軸24により回転駆動されることにより、外部の空気を吸入し、所定の圧力にまで昇圧する。
昇圧された空気は、ガスタービン圧縮機21から燃焼器22に供給される。
On the other hand, the
The pressurized air is supplied from the
燃焼器22では、昇圧されたBFGと、昇圧された空気との混合気が燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、燃焼器22からタービン部23に供給される。
タービン部23では、燃焼ガスの有する熱エネルギなどが回転駆動力に変換される。回転駆動力はタービン部23からガスタービン回転軸24に伝達される。燃焼ガスは、その後タービン部23から排出される。
In the
In the
ガスタービン回転軸24は、ガスタービン圧縮機21および発電機3に回転駆動力を伝達し、ガスタービン圧縮機21および発電機3を回転駆動する。これにより、ガスタービン圧縮機21は外部の空気を圧縮し、発電機3は発電を行う。
その一方で、ガスタービン回転軸24は、増速部41Gを介して圧縮機回転軸41にも回転駆動力を伝達し、軸流式圧縮機4を駆動する。
The gas
On the other hand, the gas
次に、軸流式圧縮機4における静翼SV17から静翼SV20の翼角を変更する際の動作について説明する。
静翼SV17から静翼SV20の翼角の変更は、可変環130を圧縮機回転軸41の中心軸線回りに回動することによって行われる。具体的には、モータ153により可動軸152を回転駆動させることによって、クランク151A,151Bが可変環130A,130Bの接線方向に沿って駆動される。クランク151A,151Bの接線方向への移動は、可変環130A,130Bに伝達されて可変環130A,130Bの回動に変換される。
Next, an operation when changing the blade angle of the stationary blade SV17 to the stationary blade SV20 in the axial flow compressor 4 will be described.
The blade angle of the stationary blade SV17 to the stationary blade SV20 is changed by rotating the
可変環130A,130Bの回動は、可変環130A,130Bに回動自在に連結されたアーム120A,120Bに伝達され、図3(b)に示すように、アーム120A,120Bを、可変環130A,130Bとの連結点(ピン)回りに回動させる。アーム120A,120Bの回動は、アーム120A,120Bにそれぞれ固定された翼軸110A,110Cに伝達され、翼軸110A,110Cに振り角が与えられる。翼軸110A,110Cは、その軸線回りに回動自在に翼環43に支持されているため、与えられた振り角に応じて、その軸線回りに回動させられる。これにより、翼軸110A,110Cに接続された静翼SV17,SV19の翼角が変更される。
The rotation of the variable rings 130A and 130B is transmitted to the
また、アーム120A,120Bが回動させられることで、連結アーム125A,125Bが、翼軸110の軸線と直交する方向に引っ張られる。これにより、連結アーム125A,125Bに回動自在に連結されたアーム121A,121Bが回動させられる。アーム121A,121Bの回動は、アーム121A,121Bに固定された翼軸110B,110Dに伝達され、翼軸110B,110Dに振り角が与えられる。翼軸110B,110Dは、その軸線回りに回動自在に翼環43に支持されているため、与えられた振り角に応じて、その軸線回りに回動させられる。これにより、翼軸110B,110Dに接続された静翼SV18,SV20の翼角が変更される。
Further, the
以上のように、本実施形態に係る静翼可変装置100によれば、回動機構150により、可変環130A,130Bを圧縮機回転軸41の中心軸線回りに回動させると、可変環130A,130Bに回動自在に連結されたアーム120A,120Bにより可変環の130A,130Bの回動が翼軸110A,110Cの回動に変換される。これにより、翼軸110A,110Cをその軸線回りに回動させ、これら翼軸110A,110Cに接続された静翼SV17,SV19の翼角を変更することができる。
As described above, according to the stator blade
また、本実施形態に係る静翼可変装置100によれば、翼軸110A,110C(アーム120A,120B)の回動が、連結アーム125A,125Bを介して、隣接する静翼段の翼軸110B,110Dに伝達される。これにより、可変環130A,130Bを圧縮機回転軸41の中心軸線回りに回動させることで、翼軸110B,110Dに接続された静翼SV17,SV19の翼角についても変更することができる。
Further, according to the stationary blade
すなわち、本実施形態に係る静翼可変装置100によれば、1つの可変環(例えば可変環130A)を回動させることによって、複数の静翼段における静翼(例えばSV17およびSV18)の翼角を変更することができる。これにより、可変環130の設置数を減らすことができるので、その設置スペースを縮小することができ、静翼段間の距離が小さい場合にも、静翼SVの翼角を変化させることが可能となる。また、部品点数を少なくすることができるため、製造コストを低減することができる。
That is, according to the stationary blade
また、本実施形態に係る軸流式圧縮機4によれば、上記の静翼可変装置100が設けられているため、運転状態に応じて静翼SVの翼角を変化させることができるので、吐出圧力や吐出流量等の能力向上を図ることができるとともに、機体を小型化して製造コストを低減することができる。
Further, according to the axial flow compressor 4 according to the present embodiment, since the stator blade
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本実施形態において、20段の軸流式圧縮機を例として、そのうち4段における静翼SVの翼角を変更することとしたが、3段以下あるいは5段以上の静翼SVの翼角を変更する場合にも本発明の適用は可能であり、この例に限定されるものでない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, in the present embodiment, taking a 20-stage axial flow compressor as an example, the blade angle of the stationary blade SV in four stages is changed, but the blade of the stationary blade SV having three or less stages or five or more stages is used. The present invention can be applied even when the corner is changed, and is not limited to this example.
また、本実施形態において、連結アーム125により2段の静翼段を連結することとして説明したが、3段以上の隣接する静翼段を連結してリンク機構を形成することとしてもよい。 Further, in the present embodiment, it has been described that the two stationary blade stages are connected by the connecting arm 125, but three or more adjacent stationary blade stages may be connected to form a link mechanism.
また、本実施形態においては、BFG焚きガスタービン設備1において燃料ガスを圧縮する軸流式圧縮機4に本発明を適用して説明したが、他の設備に用いられる他の流体を圧縮する軸流式圧縮機に適用してもよい。さらに、同様の構成を有する軸流式ブロワ等の軸流式流体機械に適用してもよい。
In the present embodiment, the present invention is applied to the axial flow compressor 4 that compresses the fuel gas in the BFG-fired
4 軸流式圧縮機
41 圧縮機回転軸(回転軸)
43 翼環(ケーシング)
RB 動翼
SV,SV17,SV18,SV19,SV20 静翼
100 静翼可変装置
110,110A,110B,110C,110D 翼軸
120A,120B アーム(第1の接続部材)
121A,121B アーム
125A,125B 連結アーム(第2の接続部材)
130,130A,130B 可変環
150 回動機構
151A,151B クランク
152 可動軸
153 モータ
4 Axial-
43 Wing ring (casing)
RB Rotor blade SV, SV17, SV18, SV19,
121A,
130, 130A, 130B
Claims (3)
これら翼軸をその軸線回りに回動自在に支持する支持部材と、
前記中心軸線回りに回動自在に配置された円環状の可変環と、
該可変環を前記中心軸線回りに回動させる回動機構とを備え、
円環状に配置された前記複数の静翼から構成される静翼段が、前記中心軸線に沿う方向に複数設けられ、
前記回動機構による前記可変環の回動を、前記翼軸の軸線回りの回動に変換して、複数の前記静翼段にわたって伝達するリンク機構が設けられ、
前記リンク機構が、
前記可変環と前記翼軸とを連結し、前記可変環と回動自在に接続されるとともに前記翼軸の偏心位置に接続された第1の連結部材と、
該第1の連結部材により前記可変環に連結された翼軸と該翼軸に隣接する静翼段の翼軸とを連結し、これら翼軸の偏心位置に回動自在に接続された第2の連結部材とを有する静翼可変装置。 A blade axis extending radially outward from each of a plurality of stationary blades arranged in a ring around the central axis at a predetermined interval;
A support member that rotatably supports these blade axes around the axis, and
An annular variable ring disposed so as to be rotatable around the central axis;
A rotation mechanism for rotating the variable ring around the central axis,
A plurality of vane stages composed of the plurality of vanes arranged in an annular shape are provided in a direction along the central axis,
A link mechanism is provided that converts the rotation of the variable ring by the rotation mechanism into rotation about the axis of the blade axis and transmits the rotation over a plurality of the stationary blade stages ,
The link mechanism is
A first connecting member that connects the variable ring and the blade shaft, is pivotally connected to the variable ring, and is connected to an eccentric position of the blade shaft;
A blade shaft coupled to the variable ring by the first coupling member and a blade shaft of a stationary blade stage adjacent to the blade shaft are coupled, and a second is rotatably connected to an eccentric position of the blade shaft. And a connecting member of the stationary blade.
前記可変環に接続され前記円環の半径方向外方に延びるクランクと、 A crank connected to the variable ring and extending radially outward of the ring;
該クランクに接続された可動軸と、 A movable shaft connected to the crank;
該可動軸を回転駆動するモータとを備える請求項1に記載の静翼可変装置。 The stationary blade variable device according to claim 1, further comprising a motor that rotationally drives the movable shaft.
該ケーシングの内部に回転可能に支持された回転軸と、 A rotating shaft rotatably supported in the casing;
該回転軸に半径方向外方に向けて設けられ、周方向に所定の間隔をあけて円環状に配置された複数の動翼と、 A plurality of rotor blades provided radially outward on the rotating shaft and arranged in an annular shape at predetermined intervals in the circumferential direction;
前記ケーシングに半径方向内方に向けて設けられ、周方向に所定の間隔をあけて円環状に配置された複数の静翼と、 A plurality of stationary blades provided in the casing inward in the radial direction and arranged in an annular shape with a predetermined interval in the circumferential direction;
請求項1または2に記載の静翼可変装置とを備え、 A stator blade variable device according to claim 1 or 2,
円環状に配置された前記複数の動翼から構成される動翼段と、円環状に配置された前記複数の静翼から構成される静翼段とが、前記回転軸に沿う方向に複数設けられた軸流式流体機械。 A plurality of moving blade stages composed of the plurality of moving blades arranged in an annular shape and a plurality of stationary blade stages composed of the plurality of stationary blades arranged in an annular shape are provided in a direction along the rotation axis. Axial flow type fluid machine.
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