JP6685833B2 - Filters, intake ducts and gas turbines - Google Patents
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Description
本発明は、ダクト内に設けられるフィルタ、吸気ダクト及びガスタービンに関するものである。 The present invention relates to a filter provided in a duct, an intake duct, and a gas turbine.
従来、ガスタービンの空気圧縮機へ送気する空気通路に設置され、空気圧縮機に異物が混入することを防止するためのトラッシュスクリーンが知られている(例えば、特許文献1参照)。このトラッシュスクリーンは、金網等を用いて製作されている。 BACKGROUND ART Conventionally, there is known a trash screen that is installed in an air passage that supplies air to an air compressor of a gas turbine and that prevents foreign matter from entering the air compressor (see, for example, Patent Document 1). This trash screen is manufactured using a wire mesh or the like.
ここで、空気通路等のダクト内に設けられるトラッシュスクリーン等のフィルタにおいて金網が用いられる場合、金網の縦方向の素線と横方向の素線とが交差する部分は、溶接により固定される場合がある。ダクト内に設けられるフィルタは、ダクト内を流通する流体が渦流を形成することにより、振動する場合がある。フィルタが振動すると、金網の交差部分における溶接部が疲労し易いものとなる。 Here, in the case where a wire mesh is used in a filter such as a trash screen provided in a duct such as an air passage, a portion where the vertical wire and the horizontal wire of the wire mesh intersect is fixed by welding. There is. The filter provided in the duct may vibrate due to the fluid flowing in the duct forming a vortex. When the filter vibrates, the welded portion at the intersecting portions of the wire mesh easily becomes fatigued.
そこで、本発明は、振動による負荷を抑制することができるフィルタ、吸気ダクト及びガスタービンを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a filter, an intake duct, and a gas turbine that can suppress the load due to vibration.
本発明のフィルタは、ダクト内に設けられるフィルタにおいて、一方向に沿って延在して設けられると共に、複数並べて設けられる第1索状部材と、他方向に沿って延在して設けられると共に、複数並べて設けられ、前記第1索状部材に交差して設けられる第2索状部材と、を備え、前記第1索状部材が延在する一方向に直交する面で切った第1断面形状、及び前記第2索状部材が延在する他方向に直交する面で切った第2断面形状の少なくとも一方は、流線型形状であることを特徴とする。 The filter of the present invention is provided in a filter provided in a duct, extending along one direction, and provided with a plurality of first cord-shaped members arranged side by side and extending along another direction. A plurality of second cord-shaped members that are provided side by side and that intersect with the first cord-shaped member, the first cross section being cut along a plane orthogonal to one direction in which the first cord-shaped member extends. At least one of the shape and the second cross-sectional shape taken along a plane orthogonal to the other direction in which the second cord-like member extends is a streamlined shape.
この構成によれば、第1索状部材及び第2索状部材の少なくとも一方が、流線型形状となっているため、ダクト内を流通する流体に対して、第1索状部材及び第2索状部材の抗力を小さいものとすることができる。このため、流体による渦流の形成が抑制され、振動が低減されることにより、振動による負荷を抑制することができる。また、第1索状部材及び第2索状部材の抗力を小さくすることにより圧損を低減できることから、フィルタの下流側に圧縮機が設けられる場合には、圧縮機効率の向上を図ることができる。さらに、流線型形状となる各索状部材の流れ方向における長さが長くなることにより、流線型形状となる各索状部材の剛性が向上するため、異物がフィルタに衝突しても、損傷し難いものとなる。なお、複数の第1索状部材が延在する一方向と、複数の第2索状部材が延在する他方向とを、直交して設けることで、格子状に形成してもよい。 According to this configuration, since at least one of the first cord-shaped member and the second cord-shaped member has a streamlined shape, the first cord-shaped member and the second cord-shaped member are applied to the fluid flowing in the duct. The drag force of the member can be small. Therefore, the formation of the vortex flow by the fluid is suppressed and the vibration is reduced, so that the load due to the vibration can be suppressed. Further, since the pressure loss can be reduced by reducing the drag force of the first cord-shaped member and the second cord-shaped member, it is possible to improve the efficiency of the compressor when the compressor is provided on the downstream side of the filter. . Further, since the length of each streamlined cord-shaped member in the flow direction is increased, the rigidity of each streamlined cord-shaped member is improved, so that even if foreign matter collides with the filter, it is less likely to be damaged. Becomes Alternatively, one direction in which the plurality of first cord-shaped members extend and the other direction in which the plurality of second cord-shaped members extend may be orthogonal to each other to form a lattice shape.
また、前記第1断面形状が円形状であり、前記第2断面形状が流線型形状であることが好ましい。 Further, it is preferable that the first cross-sectional shape is circular and the second cross-sectional shape is streamlined.
この構成によれば、断面が流線型形状となる第2索状部材に対して、断面が円形状となる第1索状部材を容易に交差させて配置することができるため、製造コストの抑制を図ることができる。なお、第2索状部材は、ダクト内の流れ方向に対して、抗力が最も小さくなるように配置されることがよい。また、第2断面形状のダクト内の流れ方向に直交する方向を厚さ方向とすると、第1断面形状の直径と、第2断面形状の厚さ方向における厚さとは、同じ長さに形成してもよい。 According to this configuration, the first cord-shaped member having a circular cross-section can be easily arranged so as to intersect with the second cord-shaped member having a streamlined cross-section, thereby suppressing manufacturing cost. Can be planned. The second cord-shaped member is preferably arranged so that the drag force becomes the smallest with respect to the flow direction in the duct. When the direction orthogonal to the flow direction in the duct having the second cross-sectional shape is the thickness direction, the diameter of the first cross-sectional shape and the thickness of the second cross-sectional shape in the thickness direction are formed to have the same length. May be.
また、前記第1索状部材は、前記ダクト内の流れ方向において、前記第2索状部材の上流側に配置され、前記第1索状部材と前記第2索状部材との交差部分に形成される溶接部を、さらに備えることが好ましい。 Further, the first cord-shaped member is arranged on the upstream side of the second cord-shaped member in the flow direction in the duct, and is formed at the intersection of the first cord-shaped member and the second cord-shaped member. It is preferable to further include a welded part.
この構成によれば、第1索状部材と第2索状部材との交差部分を溶接により固定することができる。このとき、第2索状部材に比して抗力が大きい第1索状部材を上流側に配置することで、第1索状部材が第2索状部材側(下流側)に押し当てられ、これにより、第2索状部材により第1索状部材を支持することができる。 According to this configuration, the intersection of the first cord-shaped member and the second cord-shaped member can be fixed by welding. At this time, by arranging the first cord-shaped member having a larger drag force than the second cord-shaped member on the upstream side, the first cord-shaped member is pressed against the second cord-shaped member side (downstream side), Thereby, the first cord-shaped member can be supported by the second cord-shaped member.
また、前記第2断面形状の前記ダクト内の流れ方向に直交する方向を厚さ方向とすると、前記第2索状部材は、厚さ方向に貫通形成される貫通孔を有し、前記第1索状部材は、前記第2索状部材の前記貫通孔に挿通して設けられていることが好ましい。 Further, when a direction orthogonal to a flow direction in the duct having the second cross-sectional shape is a thickness direction, the second cord-shaped member has a through hole formed to penetrate in the thickness direction, The cord-shaped member is preferably provided by being inserted into the through hole of the second cord-shaped member.
この構成によれば、第2索状部材の貫通孔に第1索状部材を挿通して設けることで、第1索状部材と第2索状部材との交差部分を固定することができる。また、第1索状部材と第2索状部材とが振動する場合であっても、第1索状部材が貫通孔の内面に摺接することで、第1索状部材及び第2索状部材の振動を減衰させることができる。 According to this structure, the intersection of the first cord-shaped member and the second cord-shaped member can be fixed by inserting and providing the first cord-shaped member in the through hole of the second cord-shaped member. Even when the first cord-shaped member and the second cord-shaped member vibrate, the first cord-shaped member and the second cord-shaped member are brought into sliding contact with the inner surface of the through hole. The vibration of can be dampened.
また、前記貫通孔は、前記第2索状部材の厚さ方向において、最も厚くなる部位に形成されていることが好ましい。 Further, it is preferable that the through hole is formed at a portion that becomes thickest in the thickness direction of the second cord-shaped member.
この構成によれば、貫通孔の内面を大きくすることができ、第1索状部材と貫通孔との接触面積を大きくすることができるため、第1索状部材及び第2索状部材の振動を、より好適に減衰させることができる。 According to this configuration, the inner surface of the through hole can be increased, and the contact area between the first cord-shaped member and the through hole can be increased. Therefore, the vibration of the first cord-shaped member and the second cord-shaped member can be increased. Can be attenuated more preferably.
また、前記第1索状部材は、撚り線であることが好ましい。 Further, it is preferable that the first cord-shaped member is a stranded wire.
この構成によれば、第1索状部材が振動する場合、撚り線を構成する複数の素線間が摺接することで、第1索状部材の振動を減衰させることができる。 According to this configuration, when the first cord-shaped member vibrates, the vibrations of the first cord-shaped member can be damped by the sliding contact between the plurality of strands of the stranded wire.
本発明の吸気ダクトは、上記のフィルタを備えることを特徴とする。 An air intake duct of the present invention is characterized by including the above filter.
この構成によれば、フィルタの圧損を低減できることから、吸気ダクトの下流側に圧縮機が設けられる場合には、効率よく吸気を行うことができるため、圧縮機効率の向上を図ることができる。 According to this configuration, since the pressure loss of the filter can be reduced, when the compressor is provided on the downstream side of the intake duct, the intake can be efficiently performed, so that the efficiency of the compressor can be improved.
本発明のガスタービンは、上記の吸気ダクトを備えることを特徴とする。 A gas turbine according to the present invention is characterized by including the above-mentioned intake duct.
この構成によれば、吸気ダクトにおける吸気の効率がよくなるため、ガスタービンに設けられる圧縮機の圧縮機効率の向上を図ることができる。 According to this configuration, since the efficiency of intake air in the intake duct is improved, the compressor efficiency of the compressor provided in the gas turbine can be improved.
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include elements that can be easily replaced by those skilled in the art, or substantially the same elements. Furthermore, the constituent elements described below can be combined as appropriate, and when there are a plurality of embodiments, the respective embodiments can be combined.
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係るフィルタが設けられるダクトを模式的に示す断面図である。図2は、ダクト内の流れ方向から見たときのフィルタを模式的に示す正面図である。図3は、図2のA−A断面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a duct provided with a filter according to the first embodiment. FIG. 2 is a front view schematically showing the filter as viewed from the flow direction in the duct. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG.
本実施形態に係るフィルタ10は、ダクト1内に設けられるフィルタであって、ダクト1としては、例えば、ガスタービンの圧縮機の吸込み口に接続される吸気ダクトである。このダクト1に設けられるフィルタ10は、外部からの異物がガスタービンの内部に入り込まないように異物を捕集する、いわゆるラストチャンスフィルタ(LCF:Last Chance Filter)となっている。
The
図1に示すように、ダクト1は、その上流側の部位が水平方向に延在して設けられ、その下流側の部位が水平方向に対して下方側に向かって傾斜して設けられている。また、ダクト1は、下流側の部位の流路面積が、下流側に向かうにつれて小さくなっている。このダクト1は、その内部において空気が流通し、空気の流れ方向に直交する面で切った断面が矩形状となっている。
As shown in FIG. 1, the
図1及び図2に示すように、フィルタ10は、矩形状に形成されており、ダクト1の下流側の部位に設けられている。このフィルタ10は、水平方向に対して斜めとなるダクト1に対して、鉛直方向に延在して設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
フィルタ10は、水平方向及び鉛直方向に複数並べて一体に設けられることで、ダクト1内を覆う所定の大きさに形成されている。図2及び図3に示すように、各フィルタ10は、方形枠状のフレーム11と、フレーム11の枠内において一方向に沿って延在して設けられる第1索状部材12と、フレーム11の枠内において他方向に沿って延在して設けられる第2索状部材13と、を備えている。
The
フレーム11は、鉄材を用いて形成され、水平方向に沿って平行に設けられる一対の上下辺と、鉛直方向に沿って平行に設けられる一対の左右辺とにより、方形の枠状に形成されている。
The
第1索状部材12は、水平方向に沿って設けられており、所定の間隔を空けて鉛直方向に複数並べて設けられている。第1索状部材12は、例えば、ステンレス鋼を用いて形成され、水平方向に直交する面で切った断面形状(第1断面形状)が、円形状となっている。つまり、第1索状部材12は、断面円形となる鋼線である。第1索状部材12は、その両端部が、フレーム11の一対の左右辺にそれぞれ接続されている。
The first cord-shaped
第2索状部材13は、鉛直方向に沿って設けられており、所定の間隔を空けて水平方向に複数並べて設けられている。第2索状部材13は、例えば、ステンレス鋼を用いて形成され、第1索状部材12と同じ材料を用いて構成されている。図3に示すように、第2索状部材13は、鉛直方向に直交する面で切った断面形状(第2断面形状)が、流線型形状となっている。具体的に、第2索状部材13の断面形状は、翼型形状となっており、空気の流れ方向の上流側が前縁側となり、下流側が後縁側となっている。つまり、第2索状部材13は、ダクト1内の空気の流れ方向に対して、抗力が最も小さくなるように配置されている。第2索状部材13は、その両端部が、フレーム11の一対の上下辺にそれぞれ接続されている。
The second cord-shaped
また、第1索状部材12が水平方向に延在し、第2索状部材13が鉛直方向に延在することから、第1索状部材12と第2索状部材13とは、直交して設けられることで格子状に形成されている。第1索状部材12は、ダクト1内の空気の流れ方向において、第2索状部材13の上流側に配置されている。そして、第1索状部材12と第2索状部材13とが交差する交差部分が溶接されることで溶接部が形成され、溶接部は、第1索状部材12と第2索状部材13とを固定している。
Since the first cord-shaped
第2索状部材13は、図3に示す断面において、空気の流れ方向に直交する方向を厚さ方向とすると、円形となる第1索状部材12の断面形状における直径d1と、翼型となる第2索状部材13の断面形状における厚さd2とは、同じ長さに形成されている。また、直径d1と厚さd2とを同じ長さとすると、第2索状部材13は、空気の流れ方向における長さLが、直径d1よりも長くなる。
In the cross section shown in FIG. 3, the second cord-
以上のように、実施形態1によれば、第2索状部材13が流線型形状となっているため、ダクト1内を流通する空気に対して、第2索状部材13の抗力を小さいものとすることができる。このため、空気による渦流の形成が抑制され、第2索状部材13の振動が低減されることにより、振動によるフィルタ10への負荷を抑制することができる。また、第2索状部材13の抗力を小さくすることにより圧損を低減できることから、フィルタ10の下流側に圧縮機が設けられる場合には、圧縮機効率の向上を図ることができる。さらに、流線型形状となる第2索状部材13の流れ方向における長さLが、第1索状部材12の直径d1よりも長くなることにより、第1索状部材12の剛性が向上するため、異物がフィルタ10に衝突しても、損傷し難いものとなる。
As described above, according to the first embodiment, since the second cord-shaped
また、実施形態1によれば、第1索状部材12の断面形状を円形状とし、第2索状部材13の断面形状を流線型形状とすることで、第2索状部材13に対して、第1索状部材12を容易に交差させて配置することができるため、フィルタ10の製造コストの抑制を図ることができる。
Further, according to the first embodiment, by making the cross-sectional shape of the first cord-shaped
また、実施形態1によれば、第1索状部材12と第2索状部材13との交差部分を溶接により固定することができる。このとき、第2索状部材13に比して抗力が大きい第1索状部材12を上流側に配置することで、第1索状部材12が第2索状部材13に押し当てられることから、第2索状部材13により第1索状部材12を流れ方向において支持することができる。
Further, according to the first embodiment, the intersection of the first cord-shaped
なお、実施形態1では、第1索状部材12の断面形状を円形状とし、第2索状部材13の断面形状を流線型形状としたが、少なくとも一方の索状部材12,13の断面形状を流線型形状とすればよい。つまり、第1索状部材12の断面形状を流線型形状とし、第2索状部材13の断面形状を流線型形状としてもよいし、第1索状部材12及び第2索状部材13の断面形状を流線型形状としてもよい。
In the first embodiment, the cross-sectional shape of the first cord-shaped
[実施形態2]
次に、図4から図6を参照して、実施形態2に係るフィルタ20について説明する。図4は、実施形態2に係るフィルタの断面図である。図5は、図4のB−B断面図である。図6は、実施形態2のフィルタの第1索状部材の一例を示す説明図である。なお、実施形態2では、実施形態1と重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明し、同一の構成については、同一の符号を付して説明する。
[Embodiment 2]
Next, the
実施形態2のフィルタ20は、実施形態1と同様に、フレーム11と、第1索状部材12と、第2索状部材13とを備えている。実施形態2において、第2索状部材13は、厚さ方向に貫通形成される貫通孔21を有し、第1索状部材12は、第2索状部材13の貫通孔21に挿通して設けられている。
The
具体的に、第1索状部材12は、実施形態1と同様に形成され、図6に示すように、断面形状が円形状となる鋼線を用いて構成されている。第2索状部材13の貫通孔21は、所定の間隔を空けて鉛直方向に複数並べて貫通形成されている。貫通孔21は、中空の円柱形状に形成され、その内径が、第1索状部材12の直径d1よりも大きく形成されている。また、貫通孔21は、第2索状部材13の厚さが最も厚くなる部位に形成されている。このため、貫通孔21の内面は、表面積が大きなものとなる。第2索状部材13の貫通孔21に挿通して設けられる第1索状部材12は、その外周面が、貫通孔21の内周面と接触可能となっている。このため、第1索状部材12及び第2索状部材13が振動する場合、第1索状部材12の外周面と貫通孔21の内周面とが摺接することで振動が減衰される。
Specifically, the first cord-shaped
以上のように、実施形態2によれば、第2索状部材13の貫通孔21に第1索状部材12を挿通して設けることで、第1索状部材12と第2索状部材13との交差部分を固定することができる。また、第1索状部材12と第2索状部材13とが振動する場合であっても、第1索状部材12が貫通孔21の内周面に摺接することで、第1索状部材12及び第2索状部材13の振動を減衰させることができる。
As described above, according to the second embodiment, the first cord-shaped
また、実施形態2によれば、第2索状部材13の厚さが最も厚くなる部位に貫通孔21を形成することで、貫通孔21の内周面を大きくすることができ、第1索状部材12と貫通孔21との接触面積を大きくすることができることから、第1索状部材12及び第2索状部材13の振動を、より好適に減衰させることができる。
Further, according to the second embodiment, by forming the through
[実施形態3]
次に、図7を参照して、実施形態3に係るフィルタ30について説明する。図7は、実施形態3のフィルタの第1索状部材の一例を示す説明図である。なお、実施形態3でも、実施形態1及び実施形態2と重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明し、同一の構成については、同一の符号を付して説明する。
[Third Embodiment]
Next, the
実施形態3のフィルタ30は、実施形態2の鋼線となる第1索状部材12を、撚り線となる第1索状部材31に代えたものとなっている。図7に示すように、第1索状部材31は、複数の素線35を撚って形成されており、撚り線となる第1索状部材31が、第2索状部材13の貫通孔21に挿通して設けられている。
In the
以上のように、実施形態3によれば、第1索状部材31が振動する場合、撚り線を構成する複数の素線35間が摺接することで、第1索状部材31の振動を減衰させることができる。
As described above, according to the third embodiment, when the first cord-shaped
なお、実施形態1から3において、流線型形状の第2索状部材13の表面に、さび止めのコーティング膜を形成してもよい。また、実施形態2及び3において、貫通孔21の内周面に摩耗を抑制するコーティング膜を形成してもよい。
In the first to third embodiments, a rust preventive coating film may be formed on the surface of the streamlined second cord-shaped
1 ダクト
10 フィルタ
11 フレーム
12 第1索状部材
13 第2索状部材
20 フィルタ(実施形態2)
21 貫通孔(実施形態2)
30 フィルタ(実施形態3)
31 第1索状部材(実施形態3)
35 素線
d1 直径
d2 厚さ
L 長さ
DESCRIPTION OF
21 Through Hole (Embodiment 2)
30 filter (Embodiment 3)
31 1st cord-shaped member (Embodiment 3)
35 strand d1 diameter d2 thickness L length
Claims (5)
一方向に沿って延在して設けられると共に、複数並べて設けられる第1索状部材と、
他方向に沿って延在して設けられると共に、複数並べて設けられ、前記第1索状部材に交差して設けられる第2索状部材と、を備え、
前記第1索状部材が延在する一方向に直交する面で切った第1断面形状は、円形状であり、
前記第2索状部材が延在する他方向に直交する面で切った第2断面形状は、流線型形状であり、
前記第1索状部材は、前記吸気ダクト内の流れ方向において、前記第2索状部材の上流側に配置されていることを特徴とするフィルタ。 In the filter provided in the intake duct,
A first cord-shaped member that is provided to extend along one direction and that is provided in a line.
A second cord-shaped member that is provided to extend along the other direction, is provided in a line, and that is provided to intersect with the first cord-shaped member,
The first cross-sectional shape cut by a plane orthogonal to one direction in which the first cord-shaped member extends is circular,
The second cross-sectional shape of the second cord-like member is cut along a plane perpendicular to the other direction extending the Ri streamlined shape der,
The filter, wherein the first cord-shaped member is arranged on the upstream side of the second cord-shaped member in the flow direction in the intake duct .
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