JP6689105B2 - 多段軸流圧縮機及びガスタービン - Google Patents

多段軸流圧縮機及びガスタービン Download PDF

Info

Publication number
JP6689105B2
JP6689105B2 JP2016050170A JP2016050170A JP6689105B2 JP 6689105 B2 JP6689105 B2 JP 6689105B2 JP 2016050170 A JP2016050170 A JP 2016050170A JP 2016050170 A JP2016050170 A JP 2016050170A JP 6689105 B2 JP6689105 B2 JP 6689105B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
port
rotation axis
port portion
extraction
cross
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.)
Active
Application number
JP2016050170A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017166358A5 (ja
JP2017166358A (ja
Inventor
大輔 森田
大輔 森田
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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
Priority to JP2016050170A priority Critical patent/JP6689105B2/ja
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to CN201780016280.7A priority patent/CN108779784B/zh
Priority to PCT/JP2017/008438 priority patent/WO2017159397A1/ja
Priority to DE112017001298.8T priority patent/DE112017001298T5/de
Priority to US16/083,720 priority patent/US11199131B2/en
Priority to KR1020187026010A priority patent/KR102142852B1/ko
Publication of JP2017166358A publication Critical patent/JP2017166358A/ja
Publication of JP2017166358A5 publication Critical patent/JP2017166358A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6689105B2 publication Critical patent/JP6689105B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F02C6/08Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/06Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/14Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16Control of working fluid flow
    • F02C9/18Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12Multi-stage pumps
    • F04D17/122Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

本開示は多段軸流圧縮機及びガスタービンに関する。
多段軸流圧縮機では、低速回転時、例えば起動運転中や停止のための減速運転中、作動流体、例えば空気の流れが不安定となる。このような事態を回避するための手段として、抽気構造を採用しているものがある。
例えば、特許文献1が開示する回転機械では、圧縮機ケーシングに、抽気室、主流路、連通路及び抽気ノズルが形成されており、抽気ノズルには抽気配管が接続されている。抽気配管には流量調節弁が設けられ、流量調節弁の開度を調整することによって、主流路を流れている圧縮途中の空気が、連通路、抽気室、抽気ノズル及び抽気配管を通じて、圧縮機ケーシングの外へと抽気される。
また、特許文献1が開示する回転機械では、抽気ノズルの内周面で回転軸線を中心とする周方向の一方側の第一面と周方向の他方側の第二面とのうち、少なくも一方の面である第一面は、抽気室の径方向外側面から径方向外側に向かうに連れて次第に周方向で他方の面に近づく向きに延びる方向変換緩和部を有する。
ここで、環形状の連通路及び抽気室内では、空気が回転軸線を中心として周方向の他方側に向かって、つまり圧縮機ロータが回転する側に向かって旋回する。
このように空気が旋回していても、抽気室内をこの抽気室の径方向外側面に沿って周方向の他方側に向かって流れてきた圧縮空気は、この抽気ノズルの抽気室側開口に至っても、第一面中の方向変換緩和部に沿って流れ、抽気室の径方向外側面及び抽気ノズルの第一面からほとんど剥離することなく、抽気ノズル内に流入することができる。
特開2014−145265号
抽気室から抽気ノズルへと流入する空気の流れに剥離が生じると、連通路から抽気配管に至る抽気系統での圧力損失が大きくなり、抽気流量の低下に繋がる。このため、抽気系統での圧力損失を小さくし、抽気流量を増大させるために、抽気室から抽気ノズルへと流入する空気の流れが剥離することを可能な限り抑制することが望ましい。そしてそのためには、抽気室に対する抽気ノズルの接続角度が重要となるが、特許文献1には、接続角度についての具体的な記載はない。
上記事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、抽気流量が増大され、低速回転時でも安定に動作可能な多段軸流圧縮機及びガスタービンを提供することにある。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る多段軸流圧縮機は、
複数の動翼が取り付けられた回転軸と、
前記回転軸を囲むケーシングであって、前記回転軸と前記ケーシングとの間に作動流体の流路を形成するケーシングと、
前記ケーシングを囲むように前記回転軸の周方向に延在する環形状の壁部であって、前記流路と連通する環形状の抽気室を形成する壁部と、
前記壁部の外周面に連なる複数のポート部であって、それぞれ前記抽気室と連通する出口流路を形成する複数のポート部と、
前記複数のポート部にそれぞれ連なる複数の抽気管と
を備え、
前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて後方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ1としたとき、
前記角度θ1は225°以下である。
上記構成(1)では、角度θ1が225°以下であるので、抽気室からポート部に作動流体が流入する際、作動流体の回転方向にて後方側のコーナ領域での作動流体の流れの剥離が防止される。このため、抽気室からポート部に流入する際の作動流体の圧力損失が低減され、作動流体が抽気室からポート部へと円滑に流入し、抽気流量が増大される。この結果として、上記構成(1)を有する多段軸流圧縮機は、低速回転時でも安定に動作可能である。
(2)幾つかの実施形態では、上記構成(1)において、
前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて前方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ2としたとき、
前記角度θ2は315°以上である。
上記構成(2)では、角度θ2が315°以上であるので、抽気室からポート部に作動流体が円滑に流入することができる。このため、抽気室からポート部に流入する際の流体の圧力損失が低減され、作動流体が抽気室からポート部へと円滑に流入し、抽気流量が増大される。この結果として、上記構成(2)を有する多段軸流圧縮機は、低速回転時でも安定に動作可能である。
(3)幾つかの実施形態では、上記構成(2)において、
前記回転軸と直交する断面でみた前記ポート部の内径をdとし、且つ、前記抽気室の外径をDとしたとき、
前記角度θ1は、次式:
270°−sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/π≦θ1
で示される関係を満たし、
前記角度θ2は、次式:
θ2≦270°+sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/π
で示される関係を満たしている。
角度θ1は、作動流体の流れの剥離を防止するためには小さいほどよいが、抽気室に対しポート部が接線方向に連なっているときの角度(接線方向角度)よりも小さくすることはできない。上記した角度θ1の定義に従って表した、作動流体の回転方向にて後方側のコーナ領域での接線方向角度をθt1とすると、θt1=270°−sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/πであり、接線方向角度θt1は、抽気室の外径及びポート部の内径に基づいて決定することができる。そこで、上記構成(3)では、抽気室の外径及びポート部の内径に基づいて角度θ1の最小値を接線方向角度θt1に設定している。
同様に、角度θ2は、抽気室からポート部への作動流体の流れを円滑にするためには大きいほどよいが、抽気室に対しポート部が接線方向に連なっているときの角度(接線方向角度)よりも大きくすることはできない。上記した角度θ2の定義に従って表した、作動流体の回転方向にて前方側のコーナ領域での接線方向角度をθt2とすると、θt2=270°+sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/πであり、接線方向角度θt2は、抽気室の外径及びポート部の内径に基づいて決定することができる。そこで、上記構成(3)では、抽気室の外径及びポート部の内径に基づいて角度θ2の最大値を接線方向角度θt2に設定している。
(4)幾つかの実施形態では、上記構成(1)乃至(3)の何れか1つにおいて、
前記複数の抽気管のうち少なくとも1つの抽気管は少なくとも1つの湾曲部を有し、
前記回転軸と直交する断面でみた前記ポート部の内径をdとし、
前記少なくとも1つの湾曲部の曲率半径をRとしたとき、
前記ポート部の内径dに対する前記湾曲部の曲率半径Rの比R/dは、次式:
2≦R/d
で示される関係を満たしている。
上記構成(4)によれば、ポート部の内径dに対する湾曲部の曲率半径Rの比R/dが、2以上であるため、抽気管での作動流体の圧力損失が低減され、作動流体は抽気管を円滑に流れることができる。このため、抽気管を通じて流れる作動流体の流量、すなわち抽気流量を増大させることができ、上記構成(4)を有する多段軸流圧縮機は、簡単な構成にて、低速回転時でも安定に動作可能である。
(5)幾つかの実施形態では、上記構成(4)において、
前記回転軸は水平方向に延在し、
前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸の周方向にて、この順序で配列され、
前記第1ポート部及び前記第2ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し第1の側に位置し、
前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第1の側とは反対の第2の側に位置し、
前記複数の抽気管は、前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部にそれぞれ連なる第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管を含み、
前記第1抽気管及び前記第2抽気管は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第2の側まで延在し、
前記少なくとも1つの湾曲部は、前記第1抽気管の一部を構成する第1湾曲部と、前記第2抽気管の一部を構成する第2湾曲部とを含み、
前記第1湾曲部及び前記第2湾曲部は、前記回転軸と直交する断面でみて、自身を流れる前記作動流体の回転方向が前記抽気室における前記作動流体の回転方向と同じ方向になるように湾曲している。
上記構成(5)によれば、第1湾曲部及び第2湾曲部は、回転軸と直交する断面でみて、自身を流れる作動流体の回転方向が回転軸の回転方向と同じ方向になるように湾曲しているので、作動流体は、第1湾曲部及び第2湾曲部を円滑に流れることができる。このため、第1抽気管及び第2抽気管を通じて流れる作動流体の流量、抽気流量を増大させることができ、上記構成(5)を有する多段軸流圧縮機は、簡単な構成にて、低速回転時でも安定に動作可能である。
(6)幾つかの実施形態では、上記構成(5)において、
前記少なくとも1つの湾曲部は、前記第3抽気管の一部を構成する第3湾曲部と、前記第4抽気管の一部を構成する第4湾曲部とを含み、
前記第3湾曲部及び前記第4湾曲部は、前記回転軸と直交する断面でみて、自身を流れる前記作動流体の回転方向が前記抽気室における前記作動流体の回転方向と逆方向になるように湾曲している。
上記構成(6)によれば、第3湾曲部及び第4湾曲部は、回転軸と直交する断面でみて、自身を流れる作動流体の回転方向が回転軸の回転方向と逆方向になるように湾曲しているが、比R/dが2以上であるので、第3湾曲部及び第4湾曲部での圧力損失が低減される。このため、第3抽気管及び第4抽気管を通じて流れる作動流体の流量、抽気流量を増大させることができ、上記構成(6)を有する多段軸流圧縮機は、簡単な構成にて、低速回転時でも安定に動作可能である。
(7)幾つかの実施形態では、上記構成(4)乃至(6)の何れか1つにおいて、
前記回転軸は水平方向に延在し、
前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸の周方向にて、この順序で配列され、
前記第1ポート部及び前記第2ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し第1の側に位置し、
前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第1の側とは反対の第2の側に位置し、
前記第1ポート部及び前記第3ポート部は、前記回転軸と直交する水平方向に沿って延在し、
前記第2ポート部及び前記第4ポート部は、鉛直方向に沿って延在している。
上記構成(7)によれば、第1ポート部及び第3ポート部は水平方向に延在し、第2ポート部及び第4ポート部は鉛直方向に延在しており、簡単な構成にて、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部に流入する作動流体の流れの剥離を防止することができる。この結果として、上記構成(7)を有する多段軸流圧縮機は、簡単な構成にて、低速回転時でも十分な抽気流量を確保することができ、安定に動作可能である。
(8)幾つかの実施形態では、上記構成(4)乃至(7)の何れか1つにおいて、
前記回転軸は水平方向に延在し、
前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
前記回転軸と直交する断面にて、前記壁部の外周面の頂部の周方向位置を0°としたときに、
前記壁部の外周面と前記第1ポート部の軸線との交点は30°以上60°以下の周方向位置にあり、
前記壁部の外周面と前記第2ポート部の軸線との交点は120°以上150°以下の周方向位置にあり、
前記壁部の外周面と前記第3ポート部の軸線との交点は200°以上230°以下の周方向位置にあり、
前記壁部の外周面と前記第4ポート部の軸線との交点は290°以上320°以下の周方向位置にある。
上記構成(8)によれば、前記壁部の外周面と前記第1ポート部の軸線との交点は30°以上60°以下の周方向位置にあり、壁部の外周面と第2ポート部の軸線との交点は120°以上150°以下の周方向位置にあり、壁部の外周面と第3ポート部の軸線との交点は200°以上230°以下の周方向位置にあり、壁部の外周面と第4ポート部の軸線との交点は290°以上320°以下の周方向位置にあるので、上下方向での抽気管の高さを抑制することができる。この結果として、上記構成(8)を有する多段軸流圧縮機の設置スペースを小さくすることができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記構成(4)乃至(8)の何れか1つにおいて、
前記回転軸は水平方向に延在し、
前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸の周方向にて、この順序で配列され、
前記第1ポート部及び前記第2ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し第1の側に位置し、
前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第1の側とは反対の第2の側に位置し、
前記複数の抽気管は、前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部にそれぞれ連なる第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管を含み、
前記回転軸と直交する断面を、前記回転軸の中心を原点とし、鉛直軸及び水平軸にて4つの象限に分割したときに、
前記抽気室に対し遠方に位置する前記第1抽気管、前記第2抽気管、前記第3抽気管及び前記第4抽気管の遠位端は、前記4つの象限のうち同一の象限内に位置している。
上記構成(9)によれば、第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管の遠位端が同一の象限内に位置しているので、第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管の遠位端に、回転軸の軸線方向に延在する軸方向配管を連結する場合に、連結が容易である。
(10)幾つかの実施形態では、上記構成(9)において、
前記第1抽気管、前記第2抽気管、前記第3抽気管及び前記第4抽気管の遠位端は、前記回転軸と直交する水平方向にて、前記ケーシングよりも外側に位置している。
ケーシングの下方には、ケーシングを支持するためのコンクリート製の台座等が配置されることがある。このため、回転軸の軸線方向に延在する軸方向配管を、ケーシングの下方に配置するのは困難である。
この点、上記構成(10)によれば、第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管の遠位端は、同一の象限内に位置し、水平方向にてケーシングよりも外側に位置しているので、第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管の遠位端に、回転軸の軸線方向に延在する軸方向配管を連結し易い。
(11)本発明の一実施形態に係るガスタービンは、
多段軸流圧縮機と、
前記多段軸流圧縮機によって圧縮された空気を利用して燃料を燃焼させ、燃焼ガスを発生可能な燃焼器と、
前記燃焼器で発生した燃焼ガスを利用して動力を出力可能なタービンと
を備えるガスタービンにおいて、
前記多段軸流圧縮機は、
複数の動翼が取り付けられた回転軸と、
前記回転軸を囲むケーシングであって、前記回転軸と前記ケーシングとの間に作動流体としての前記空気の流路を形成するケーシングと、
前記ケーシングを囲むように前記回転軸の周方向に延在する環形状の壁部であって、前記流路と連通する環形状の抽気室を形成する壁部と、
前記壁部の外周面に連なる複数のポート部であって、それぞれ前記抽気室と連通する出口流路を形成する複数のポート部と、
前記複数のポート部にそれぞれ連なる複数の抽気管と
を備え、
前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて後方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ1としたとき、
前記角度θ1は225°以下である。
上記構成(11)では、角度θ1が225°以下であるので、抽気室からポート部に作動流体が流入する際、回転方向にて後方側のコーナ領域での作動流体の流れの剥離が防止される。このため、抽気室からポート部に流入する際の流体の圧力損失が低減され、作動流体が抽気室からポート部へと円滑に流入し、抽気流量が増大される。この結果として、多段軸流圧縮機は、低速回転時でも安定に動作可能であり、上記構成(11)を有するガスタービンも、低速回転時、例えば起動中や停止のための減速中に、安定に動作可能である。
なお、上記構成(4)乃至(10)によれば、上記構成(1)乃至(3)を備えていなくても、抽気管での圧力損失を抑制することにより、抽気量を増大可能である。このため、抽気流量が増大され、低速回転時でも安定に動作可能な多段軸流圧縮機及びガスタービンを提供するという目的であれば、上記構成(1)乃至(3)を備えていなくても、上記構成(4)乃至(10)によって達成可能である。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、抽気流量が増大され、低速回転時でも安定に動作可能な多段軸流圧縮機及びガスタービンが提供される。
本発明の一実施形態に係るガスタービンの概略的な構成を示す図である。 図1のガスタービンに適用された多段軸流圧縮機の一部の概略的な構成を示す図である。 図2中のIII−III線に沿う概略的な断面図である。 図3中の領域IVの拡大図である。 他の一実施形態に係る多段軸流圧縮機の図3に対応する概略的な断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹突起や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1は、本発明の一実施形態に係るガスタービン1の概略的な構成を示す図である。図2は、図1のガスタービン1に適用された多段軸流圧縮機2a,2bの一部の概略的な構成を示す図である。図3は、図2中のIII−III線に沿う概略的な断面図である。図4は、図3中の領域IVの拡大図である。図5は、他の一実施形態に係る多段軸流圧縮機2bの図3に対応する概略的な断面図である。
なお、以下の説明では、多段軸流圧縮機2a,2bを一括して多段軸流圧縮機2とも称する。
図1に示したように、本発明の一実施形態に係るガスタービン1は、多段軸流圧縮機2、燃焼器4及びタービン6を備えている。
燃焼器4は、多段軸流圧縮機2によって圧縮された空気を利用して燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生可能である。
タービン6は、燃焼器4で発生した燃焼ガスを利用して動力を出力可能である。タービン6が出力した動力の一部は、多段軸流圧縮機2に供給され、残部は、例えば発電機(不図示)に供給され、発電に利用される。
図1〜図5に示したように、多段軸流圧縮機2は、回転軸10、ケーシング12、壁部14、複数のポート部16、及び、複数の抽気管18を備えている。
回転軸10には、複数段の動翼列が取り付けられている。複数段の動翼列は、回転軸10の軸線方向にて相互に離間して配列されている。各動翼列は、それぞれ回転軸10に取り付けられた複数の動翼20を含み、各動翼列において、複数の動翼20は回転軸10の周方向に配列されている。
ケーシング12は、回転軸10を囲んでおり、ケーシング12と回転軸10との間に作動流体の流路22が形成されている。ガスタービン1に適用された多段軸流圧縮機2の場合、作動流体は空気である。
また、ケーシング12には、複数段の静翼列が取り付けられている。複数段の静翼列は、回転軸10の軸線方向にて相互に離間して配列され、回転軸10の軸線方向にて、動翼列と静翼列は交互に配置される。各静翼列は、それぞれケーシング12に取り付けられた複数の静翼24を含み、各静翼列において、複数の静翼24は回転軸10の周方向に配列されている。
壁部14は、ケーシング12を囲むように回転軸10の周方向に延在しており、流路22の周りに、流路22と連通する環形状の空間(抽気室)26を形成している。例えば、抽気室26は、ケーシング12に形成されたスリット(連通路)28を介して、流路22と連通している。なお、圧縮途中の作動流体を抽気可能なように、抽気室26は、回転軸10の軸線方向にて、流路22の中間部分と連通している。中間部分とは中央という意味ではなく、両端を除いた部分を意味する。
複数のポート部(抽気ノズル)16は、壁部14の外周面に連なっている。各ポート部16は中空の筒形状を有し、抽気室26と連通する出口流路30を形成している。
複数の抽気管18は、複数のポート部16にそれぞれ連なっている。抽気管18は出口流路30に連なる管路32を形成している。なお、ポート部16は、壁部14と一体に形成されていてもよく、あるいは、抽気管18と一体に形成されていてもよい。後者の場合、抽気管18の端部が壁部14に直接接続され、出口流路を構成していてもよい。
複数の抽気管18には複数の流量調整弁19がそれぞれ介挿され、流量調整弁19の開度を調整することにより、抽気管18を流れる作動流体の流量を調整可能である。抽気管18を通じて抽気された作動流体は、例えばタービン6の冷却等に用いることができる。なお、図3及び図5では、流量調整弁19を省略している。
ここで、図4に示したように、回転軸10と直交する断面でみて、ポート部16の内面17と壁部14の内面15(抽気室26の外周面)とが交わる2つのコーナ領域34a,34bのうち、抽気室26における作動流体の回転方向Rfにて後方側に位置するコーナ領域34aにて、ポート部16の内面17と壁部14の内面15とがなす角度をθ1と定義する。
なお、より正確には、本明細書における角度θ1の定義上、ポート部16の内面17は、回転軸10と直交する断面でみて、壁部14の内面15とポート部16の内面17との2つの交点X,Yを通る直線Lによって規定される。コーナ領域34a,34bにR加工が施されている場合には、交点X,Yは、壁部14の内面15とポート部16の内面17の延長線との交点であってもよい。
そして、図1〜図5に示した多段軸流圧縮機2では、上記のように定義された角度θ1が225°以下である。
上記構成では、角度θ1が225°以下であるので、抽気室26からポート部16に作動流体が流入する際、抽気室26における作動流体の回転方向Rfにて後方側のコーナ領域34aでの作動流体の流れの剥離が防止される。このため、抽気室26からポート部16に流入する際の作動流体の圧力損失が低減され、作動流体が抽気室26からポート部16へと円滑に流入し、抽気流量が増大される。この結果として、多段軸流圧縮機2は、低速回転時でも安定に動作可能であり、ひいては上記構成を有するガスタービン1も、低速回転時、例えば起動中や停止のための減速中に、安定に動作可能である。
幾つかの実施形態では、回転軸10と直交する断面でみて、ポート部16の内面17と壁部14の内面15とが交わる2つのコーナ領域34a,34bのうち、抽気室26における作動流体の回転方向Rfにて前方側に位置するコーナ領域34bにて、ポート部16の内面17と壁部14の内面15とがなす角度をθ2と定義したとき、角度θ2が315°以上である。
なお、より正確には、本明細書における角度θ2の定義上、ポート部16の内面17は、回転軸10と直交する断面でみて、壁部14の内面15とポート部16の内面17との2つの交点X,Yを結ぶ線Lによって規定される。コーナ領域34a,34bにR加工が施されている場合には、交点X,Yは、壁部14の内面15とポート部16の内面17の延長線との交点であってもよい。
上記構成によれば、角度θ2が315°以上であるので、抽気室26からポート部16に作動流体が円滑に流入することができる。このため、抽気室26からポート部16に流入する際の流体の圧力損失が低減され、作動流体が抽気室26からポート部16へと円滑に流入し、抽気流量が増大される。この結果として、上記構成を有する多段軸流圧縮機2は、低速回転時でも安定に動作可能である。
幾つかの実施形態では、図3〜図5に示したように、回転軸10と直交する断面でみたポート部16の内径をdと定義し、また、図3及び図5に示したように、回転軸10と直交する断面でみた抽気室26の外径をDと定義したときに、角度θ1は、次式:
270°−sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/π≦θ1
で示される関係を満たし、角度θ2は、次式:
θ2≦270°+sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/π
で示される関係を満たしている。
角度θ1は、作動流体の流れの剥離を防止するためには小さいほどよいが、抽気室26に対しポート部16が接線方向に連なっているときの角度(接線方向角度)よりも小さくすることはできない。上記した角度θ1の定義に従って表した、作動流体の回転方向Rfにて後方側のコーナ領域34aでの接線方向角度をθt1とすると、θt1=270°−sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/πであり、接線方向角度θt1は、抽気室26の外径D及びポート部16の内径dに基づいて決定することができる。そこで、上記構成では、抽気室26の外径D及びポート部16の内径dに基づいて、角度θ1の最小値を接線方向角度θt1に設定している。
同様に、角度θ2は、抽気室26からポート部16への作動流体の流れを円滑にするためには大きいほどよいが、抽気室26に対しポート部16が接線方向に連なっているときの角度(接線方向角度)よりも大きくすることはできない。上記した角度θ2の定義に従って表した、作動流体の回転方向Rfにて前方側のコーナ領域34bでの接線方向角度をθt2とすると、θt2=270°+sin−1((1―d/D)^0.5)・180°/πであり、接線方向角度θt2は、抽気室26の外径D及びポート部16の内径dに基づいて決定することができる。そこで、上記構成では、抽気室26の外径D及びポート部16の内径dに基づいて角度θ2の最大値を接線方向角度θt2に設定している。
幾つかの実施形態では、ポート部16は一定の内径dを有する円筒形状を有している。なお、回転軸10と直交する断面でみて、作動流体の回転方向Rfにて前方側に位置するコーナ領域34bにはR加工が施されていてもよく、ポート部16の内面17と壁部14の内面15が湾曲面35を介して繋がっていてもよい。
幾つかの実施形態では、図3及び図5に示したように、複数の抽気管18のうち少なくとも1つの抽気管は少なくとも1つの湾曲部36を有する。湾曲部36の曲率半径をRとしたときに、ポート部16の内径d(又は抽気管18の内径)に対する湾曲部36の曲率半径Rの比R/dは、次式:
2≦R/d
で示される関係を満たしている。
上記構成によれば、ポート部16の内径d(又は抽気管18の内径)に対する湾曲部の曲率半径Rの比R/dが、2以上であるため、抽気管18での作動流体の圧力損失が低減され、作動流体は抽気管18を円滑に流れることができる。このため、抽気管18を通じて流れる作動流体の流量、すなわち抽気流量を増大させることができる。この結果として、上記構成を有する多段軸流圧縮機2は、簡単な構成にて、低速回転時でも安定に動作可能である。
なお、湾曲部36の曲率半径Rは、管軸(湾曲部36の中心線)での曲率半径である。
幾つかの実施形態では、図1に示したように回転軸10は水平方向に延在している。そして、図3及び図5に示したように、複数のポート部16は、第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dを含む。
第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dは、回転軸10の周方向にて、この順序で配列されている。第1ポート部16a及び第2ポート部16bは、回転軸10と直交する断面でみて、回転軸10と直交する水平方向にて回転軸10の中心Cに対し第1の側に位置している。第3ポート部16c及び第4ポート部16dは、回転軸10と直交する断面でみて、回転軸10と直交する水平方向にて回転軸10の中心Cに対し第1の側とは反対の第2の側に位置している。
複数の抽気管18は、第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dにそれぞれ連なる第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dを含む。第1抽気管18a及び第2抽気管18bは、回転軸10と直交する断面でみて、回転軸10と直交する水平方向にて回転軸10の中心Cに対し第2の側まで延在している。
そして、少なくとも1つの湾曲部36は、図5に示したように、第1抽気管18aの一部を構成する第1湾曲部36a1,36a2と、第2抽気管18bの一部を構成する第2湾曲部36bとを含む。第1湾曲部36a1,36a2及び第2湾曲部36bは、回転軸10と直交する断面でみて、自身を流れる作動流体の回転方向が抽気室26における作動流体の回転方向Rfと同じ方向になるように湾曲している。
上記構成によれば、第1湾曲部36a1,36a2及び第2湾曲部36bは、回転軸10と直交する断面でみて、自身を流れる作動流体の回転方向が抽気室26における作動流体の回転方向Rfと同じ方向になるように湾曲しているので、作動流体は、第1湾曲部36a1,36a2及び第2湾曲部36bを円滑に流れることができる。このため、第1抽気管18a及び第2抽気管18bを通じて流れる作動流体の流量、即ち抽気流量を増大させることができる。この結果として、上記構成を有する多段軸流圧縮機2bは、簡単な構成にて、低速回転時でも安定に動作可能である。
幾つかの実施形態では、少なくとも1つの湾曲部36は、第3抽気管18cの一部を構成する第3湾曲部36cと、第4抽気管18dの一部を構成する第4湾曲部36dとを含む。第3湾曲部36c及び第4湾曲部36dは、回転軸10と直交する断面でみて、自身を流れる作動流体の回転方向が抽気室26における作動流体の回転方向Rfと逆方向になるように湾曲している。
上記構成によれば、第3湾曲部36c及び第4湾曲部36dは、回転軸10と直交する断面でみて、自身を流れる作動流体の回転方向が抽気室26における作動流体の回転方向Rfと逆方向になるように湾曲しているが、比R/dが2以上であるので、第3湾曲部36c及び第4湾曲部36dでの圧力損失が低減される。このため、第3抽気管18c及び第4抽気管18dを通じて流れる作動流体の流量、即ち抽気流量を増大させることができる。この結果として、上記構成を有する多段軸流圧縮機2bは、簡単な構成にて、低速回転時でも安定に動作可能である。
幾つかの実施形態では、図1に示したように、回転軸10は水平方向に延在している。複数のポート部16は、図3及び図5に示したように、第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dを含む。第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dは、回転軸10の周方向にて、この順序で配列されている。
第1ポート部16a及び第2ポート部16bは、回転軸10と直交する断面でみて、回転軸10と直交する水平方向にて回転軸10の中心Cに対し第1の側に位置し、第3ポート部16c及び第4ポート部16dは、回転軸10と直交する断面でみて、回転軸10と直交する水平方向にて回転軸10の中心Cに対し第1の側とは反対の第2の側に位置している。
そして、図3及び図5に示したように、第1ポート部16a及び第3ポート部16cは、回転軸10と直交する水平方向に沿って延在し、第2ポート部16b及び第4ポート部16dは、鉛直方向に沿って延在している。
上記構成によれば、第1ポート部16a及び第3ポート部16cは水平方向に延在し、第2ポート部16b及び第4ポート部16dは鉛直方向に延在しており、簡単な構成にて、第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dに流入する作動流体の流れの剥離を防止することができる。この結果として、上記構成を有する多段軸流圧縮機2は、簡単な構成にて、低速回転時でも十分な抽気流量を確保することができ、安定に動作可能である。
幾つかの実施形態では、図1に示したように、回転軸10は水平方向に延在している。複数のポート部16は、図3及び図5に示したように、第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dを含んでいる。回転軸10と直交する断面にて、壁部14の外周面の頂部の周方向位置を0°と定義する。また、図4に示したように、回転軸10と直交する断面にて、壁部14の外周面とポート部16の軸線(中心線)との交点をZと定義する。これらの定義のもと、壁部14の外周面と第1ポート部16aの軸線との交点Zは30°以上60°以下の周方向位置にあり、壁部14の外周面と第2ポート部16bの軸線との交点Zは120°以上150°以下の周方向位置にあり、壁部14の外周面と第3ポート部16cの軸線との交点Zは200°以上230°以下の周方向位置にあり、壁部14の外周面と第4ポート部16dの軸線との交点Zは290°以上320°以下の周方向位置にある。
上記構成によれば、壁部14の外周面と第1ポート部16aの軸線との交点Zは30°以上60°以下の周方向位置にあり、壁部14の外周面と第2ポート部16bの軸線との交点Zは120°以上150°以下の周方向位置にあり、壁部14の外周面と第3ポート部16cの軸線との交点Zは200°以上230°以下の周方向位置にあり、壁部14の外周面と第4ポート部16dの軸線との交点Zは290°以上320°以下の周方向位置にあるので、上下方向での抽気管18の高さを抑制することができる。この結果として、上記構成を有する多段軸流圧縮機2の設置スペースを小さくすることができる。
幾つかの実施形態では、回転軸10が水平方向に延在し、回転軸10と直交する断面を、回転軸10の中心Cを原点とし、鉛直軸及び水平軸にて4つの象限に分割したとき、図3及び図5に示したように、第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dは、同一の象限内に位置している。第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dとは、抽気室26からみた遠位端である。
なお、図3及び図5に示したように、第1抽気管18a及び第2抽気管18bは合流していてもよく、第3抽気管18c及び第4抽気管18dは合流していてもよい。この場合、第1抽気管18a及び第2抽気管18bが合流して形成された第1合流管38aの他端、及び、第3抽気管18c及び第4抽気管18dが合流して形成された第2合流管38bの他端が、同一の象限内に位置していてもよい。
上記構成によれば、第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c、第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dが同一の象限内に位置しているので、第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dに、回転軸10の軸線方向に延在する配管(軸方向配管)40(図1参照)を連結する場合に、連結が容易である。
幾つかの実施形態では、第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dは、回転軸10と直交する断面にて同一の象限内に位置し、且つ、回転軸10と直交する水平方向にてケーシング12よりも外側に位置している。
ケーシング12の下方には、ケーシング12を支持するためのコンクリート製の台座等が配置されることがある。このため、回転軸10の軸線方向に延在する軸方向配管40を、ケーシング12の下方に配置するのは困難である。
この点、上記構成によれば、第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dは、同一の象限内に位置し、水平方向にてケーシング12よりも外側に位置しているので、第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dに、回転軸10の軸線方向に延在する軸方向配管40を連結し易い。
幾つかの実施形態では、第1抽気管18a、第2抽気管18b、第3抽気管18c及び第4抽気管18dの他端37a,37b,37c,37dは、回転軸10の中心Cよりも下方に位置する同一の象限内に位置している。
幾つかの実施形態では、回転軸10と直交する断面でみて、抽気室26の外径Dに対するポート部16の内径dの比d/Dは、1/20以上1/2以下であり、複数のポート部16は、図3及び図5に示したように、第1ポート部16a、第2ポート部16b、第3ポート部16c及び第4ポート部16dのみを含んでいる。ただし、ポート部16の数は必ずしも4つに限定されることはない。
幾つかの実施形態では、抽気室26における作動流体の回転方向Rfは、回転軸10の回転方向と同じである。通常、抽気室26における作動流体の回転方向Rfは、回転軸10の回転方向と一致する。
幾つかの実施形態では、抽気室26における作動流体の回転方向Rfは、回転軸10の回転方向と逆方向である。静翼24の形状やスリット28の位置によっては、抽気室26における作動流体の回転方向Rfが、回転軸10の回転方向と逆方向となることがある。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。例えば、多段軸流圧縮機2は、空気以外の作動流体の圧縮にも適用可能である。
1 ガスタービン
2 多段軸流圧縮機
4 燃焼器
6 タービン
10 回転軸
12 ケーシング
14 壁部
15 壁部の内面(抽気室の外周面)
16 ポート部(抽気ノズル)
16a 第1ポート部
16b 第2ポート部
16c 第3ポート部
16d 第4ポート部
17 ポート部の内面
18 抽気管
18a 第1抽気管
18b 第2抽気管
18c 第3抽気管
18d 第4抽気管
19 流量調整弁
20 動翼
22 流路
24 静翼
26 抽気室
28 スリット(連通路)
30 出口流路
32 管路
34a 回転方向にて後方側のコーナ領域
34b 回転方向にて前方側のコーナ領域
35 湾曲面
36 湾曲部
36a1,36a2 第1湾曲部
36b 第2湾曲部
36c 第3湾曲部
36d 第4湾曲部
37a 第1抽気管の遠位端
37a 第2抽気管の遠位端
37a 第3抽気管の遠位端
37a 第4抽気管の遠位端
38a 第1合流管
38b 第2合流管
40 配管(軸方向配管)
C 回転軸の中心
d ポート部の内径
D 抽気室の外径
X,Y,Z 交点
L XとYを通る直線
Rf 抽気室における作動流体の回転方向
R 曲率半径

Claims (9)

  1. 複数の動翼が取り付けられた回転軸と、
    前記回転軸を囲むケーシングであって、前記回転軸と前記ケーシングとの間に作動流体の流路を形成するケーシングと、
    前記ケーシングを囲むように前記回転軸の周方向に延在する環形状の壁部であって、前記流路と連通する環形状の抽気室を形成する壁部と、
    前記壁部の外周面に連なる複数のポート部であって、それぞれ前記抽気室と連通する出口流路を形成する複数のポート部と、
    前記複数のポート部にそれぞれ連なる複数の抽気管と
    を備え、
    前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて後方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ1としたとき、
    前記角度θ1は225°以下であり、
    前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて前方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ2としたとき、
    前記角度θ2は315°以上であり、
    前記回転軸と直交する断面でみた前記ポート部の内径をdとし、且つ、前記抽気室の外径をDとしたとき、
    前記角度θ1は、次式:
    270°−sin −1 ((1―d/D)^0.5)・180°/π≦θ1
    で示される関係を満たし、
    前記角度θ2は、次式:
    θ2≦270°+sin −1 ((1―d/D)^0.5)・180°/π
    で示される関係を満たしている
    ことを特徴とする多段軸流圧縮機。
  2. 前記複数の抽気管のうち少なくとも1つの抽気管は少なくとも1つの湾曲部を有し、
    前記回転軸と直交する断面でみた前記ポート部の内径をdとし、
    前記少なくとも1つの湾曲部の曲率半径をRとしたとき、
    前記ポート部の内径dに対する前記湾曲部の曲率半径Rの比R/dは、次式:
    2≦R/d
    で示される関係を満たしている
    ことを特徴とする請求項に記載の多段軸流圧縮機。
  3. 複数の動翼が取り付けられた回転軸と、
    前記回転軸を囲むケーシングであって、前記回転軸と前記ケーシングとの間に作動流体の流路を形成するケーシングと、
    前記ケーシングを囲むように前記回転軸の周方向に延在する環形状の壁部であって、前記流路と連通する環形状の抽気室を形成する壁部と、
    前記壁部の外周面に連なる複数のポート部であって、それぞれ前記抽気室と連通する出口流路を形成する複数のポート部と、
    前記複数のポート部にそれぞれ連なる複数の抽気管と
    を備え、
    前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて後方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ1としたとき、
    前記角度θ1は225°以下であり、
    前記複数の抽気管のうち少なくとも1つの抽気管は少なくとも1つの湾曲部を有し、
    前記回転軸と直交する断面でみた前記ポート部の内径をdとし、
    前記少なくとも1つの湾曲部の曲率半径をRとしたとき、
    前記ポート部の内径dに対する前記湾曲部の曲率半径Rの比R/dは、次式:
    2≦R/d
    で示される関係を満たしており、
    前記回転軸は水平方向に延在し、
    前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
    前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸の周方向にて、この順序で配列され、
    前記第1ポート部及び前記第2ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し第1の側に位置し、
    前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第1の側とは反対の第2の側に位置し、
    前記複数の抽気管は、前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部にそれぞれ連なる第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管を含み、
    前記第1抽気管及び前記第2抽気管は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第2の側まで延在し、
    前記少なくとも1つの湾曲部は、前記第1抽気管の一部を構成する第1湾曲部と、前記第2抽気管の一部を構成する第2湾曲部とを含み、
    前記第1湾曲部及び前記第2湾曲部は、前記回転軸と直交する断面でみて、自身を流れる前記作動流体の回転方向が前記抽気室における前記作動流体の回転方向と同じ方向になるように湾曲している
    ことを特徴とする多段軸流圧縮機。
  4. 前記少なくとも1つの湾曲部は、前記第3抽気管の一部を構成する第3湾曲部と、前記第4抽気管の一部を構成する第4湾曲部とを含み、
    前記第3湾曲部及び前記第4湾曲部は、前記回転軸と直交する断面でみて、自身を流れる前記作動流体の回転方向が前記抽気室における前記作動流体の回転方向と逆方向になるように湾曲している
    ことを特徴とする請求項に記載の多段軸流圧縮機。
  5. 複数の動翼が取り付けられた回転軸と、
    前記回転軸を囲むケーシングであって、前記回転軸と前記ケーシングとの間に作動流体の流路を形成するケーシングと、
    前記ケーシングを囲むように前記回転軸の周方向に延在する環形状の壁部であって、前記流路と連通する環形状の抽気室を形成する壁部と、
    前記壁部の外周面に連なる複数のポート部であって、それぞれ前記抽気室と連通する出口流路を形成する複数のポート部と、
    前記複数のポート部にそれぞれ連なる複数の抽気管と
    を備え、
    前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて後方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ1としたとき、
    前記角度θ1は225°以下であり、
    前記複数の抽気管のうち少なくとも1つの抽気管は少なくとも1つの湾曲部を有し、
    前記回転軸と直交する断面でみた前記ポート部の内径をdとし、
    前記少なくとも1つの湾曲部の曲率半径をRとしたとき、
    前記ポート部の内径dに対する前記湾曲部の曲率半径Rの比R/dは、次式:
    2≦R/d
    で示される関係を満たしており、
    前記回転軸は水平方向に延在し、
    前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
    前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸の周方向にて、この順序で配列され、
    前記第1ポート部及び前記第2ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し第1の側に位置し、
    前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第1の側とは反対の第2の側に位置し、
    前記第1ポート部及び前記第3ポート部は、前記回転軸と直交する水平方向に沿って延在し、
    前記第2ポート部及び前記第4ポート部は、鉛直方向に沿って延在している
    ことを特徴とする多段軸流圧縮機。
  6. 前記回転軸は水平方向に延在し、
    前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
    前記回転軸と直交する断面にて、前記壁部の外周面の頂部の周方向位置を0°としたときに、
    前記壁部の外周面と前記第1ポート部の軸線との交点は30°以上60°以下の周方向位置にあり、
    前記壁部の外周面と前記第2ポート部の軸線との交点は120°以上150°以下の周方向位置にあり、
    前記壁部の外周面と前記第3ポート部の軸線との交点は200°以上230°以下の周方向位置にあり、
    前記壁部の外周面と前記第4ポート部の軸線との交点は290°以上320°以下の周方向位置にある
    ことを特徴とする請求項2乃至5の何れか1項に記載の多段軸流圧縮機。
  7. 複数の動翼が取り付けられた回転軸と、
    前記回転軸を囲むケーシングであって、前記回転軸と前記ケーシングとの間に作動流体の流路を形成するケーシングと、
    前記ケーシングを囲むように前記回転軸の周方向に延在する環形状の壁部であって、前記流路と連通する環形状の抽気室を形成する壁部と、
    前記壁部の外周面に連なる複数のポート部であって、それぞれ前記抽気室と連通する出口流路を形成する複数のポート部と、
    前記複数のポート部にそれぞれ連なる複数の抽気管と
    を備え、
    前記回転軸と直交する断面でみて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とが交わる2つのコーナ領域のうち、前記抽気室における前記作動流体の回転方向にて後方側に位置するコーナ領域にて、前記ポート部の内面と前記壁部の内面とがなす角度をθ1としたとき、
    前記角度θ1は225°以下であり、
    前記複数の抽気管のうち少なくとも1つの抽気管は少なくとも1つの湾曲部を有し、
    前記回転軸と直交する断面でみた前記ポート部の内径をdとし、
    前記少なくとも1つの湾曲部の曲率半径をRとしたとき、
    前記ポート部の内径dに対する前記湾曲部の曲率半径Rの比R/dは、次式:
    2≦R/d
    で示される関係を満たしており、
    前記回転軸は水平方向に延在し、
    前記複数のポート部は、第1ポート部、第2ポート部、第3ポート部及び第4ポート部を含み、
    前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸の周方向にて、この順序で配列され、
    前記第1ポート部及び前記第2ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し第1の側に位置し、
    前記第3ポート部及び前記第4ポート部は、前記回転軸と直交する断面でみて、前記回転軸と直交する水平方向にて前記回転軸の中心に対し前記第1の側とは反対の第2の側に位置し、
    前記複数の抽気管は、前記第1ポート部、前記第2ポート部、前記第3ポート部及び前記第4ポート部にそれぞれ連なる第1抽気管、第2抽気管、第3抽気管及び第4抽気管を含み、
    前記回転軸と直交する断面を、前記回転軸の中心を原点とし、鉛直軸及び水平軸にて4つの象限に分割したときに、
    前記抽気室に対し遠方に位置する前記第1抽気管、前記第2抽気管、前記第3抽気管及び前記第4抽気管の遠位端は、前記4つの象限のうち同一の象限内に位置している
    ことを特徴とする多段軸流圧縮機。
  8. 前記第1抽気管、前記第2抽気管、前記第3抽気管及び前記第4抽気管の遠位端は、前記回転軸と直交する水平方向にて、前記ケーシングよりも外側に位置している
    ことを特徴とする請求項に記載の多段軸流圧縮機。
  9. 請求項1乃至8の何れか一項に記載の多段軸流圧縮機と、
    前記多段軸流圧縮機によって圧縮された空気を利用して燃料を燃焼させ、燃焼ガスを発生可能な燃焼器と、
    前記燃焼器で発生した燃焼ガスを利用して動力を出力可能なタービンと
    を備えるガスタービン。

JP2016050170A 2016-03-14 2016-03-14 多段軸流圧縮機及びガスタービン Active JP6689105B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016050170A JP6689105B2 (ja) 2016-03-14 2016-03-14 多段軸流圧縮機及びガスタービン
PCT/JP2017/008438 WO2017159397A1 (ja) 2016-03-14 2017-03-03 多段軸流圧縮機及びガスタービン
DE112017001298.8T DE112017001298T5 (de) 2016-03-14 2017-03-03 Mehrstufenaxialkompressor und Gasturbine
US16/083,720 US11199131B2 (en) 2016-03-14 2017-03-03 Multistage axial compressor and gas turbine
CN201780016280.7A CN108779784B (zh) 2016-03-14 2017-03-03 多级轴流压缩机以及燃气轮机
KR1020187026010A KR102142852B1 (ko) 2016-03-14 2017-03-03 다단 축류 압축기 및 가스 터빈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016050170A JP6689105B2 (ja) 2016-03-14 2016-03-14 多段軸流圧縮機及びガスタービン

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017166358A JP2017166358A (ja) 2017-09-21
JP2017166358A5 JP2017166358A5 (ja) 2019-04-25
JP6689105B2 true JP6689105B2 (ja) 2020-04-28

Family

ID=59852189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016050170A Active JP6689105B2 (ja) 2016-03-14 2016-03-14 多段軸流圧縮機及びガスタービン

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11199131B2 (ja)
JP (1) JP6689105B2 (ja)
KR (1) KR102142852B1 (ja)
CN (1) CN108779784B (ja)
DE (1) DE112017001298T5 (ja)
WO (1) WO2017159397A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11713722B2 (en) * 2020-05-08 2023-08-01 Rolls-Royce Corporation Gas turbine engine compressor particulate offtake
KR20230031606A (ko) 2021-08-27 2023-03-07 최봉진 구동제어장치를 이용한 조류방지시스템
CN117634100B (zh) * 2024-01-25 2024-04-30 陕西空天信息技术有限公司 多级轴流压气机的子午流道获取方法、装置、设备及介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3848636A (en) * 1972-09-15 1974-11-19 Bendix Corp Control apparatus particularly for a plurality of compressor bleed valves of a gas turbine engine
US4463552A (en) * 1981-12-14 1984-08-07 United Technologies Corporation Combined surge bleed and dust removal system for a fan-jet engine
JPS58108158A (ja) 1981-12-23 1983-06-28 Ricoh Co Ltd インクジエツト記録装置
JPS5913009Y2 (ja) * 1982-11-11 1984-04-18 川崎重工業株式会社 集塵装置
DE4326799A1 (de) 1993-08-10 1995-02-16 Abb Management Ag Vorrichtung zur Sekundärluftentnahme aus einem Axialverdichter
US8388308B2 (en) * 2007-10-30 2013-03-05 General Electric Company Asymmetric flow extraction system
US20110083444A1 (en) 2009-10-09 2011-04-14 General Electric Company Low btu fuel injection system
US8973372B2 (en) 2012-09-05 2015-03-10 Siemens Aktiengesellschaft Combustor shell air recirculation system in a gas turbine engine
JP6000142B2 (ja) * 2013-01-28 2016-09-28 三菱重工業株式会社 回転機械、及びこれを備えているガスタービン
US9810157B2 (en) * 2013-03-04 2017-11-07 Pratt & Whitney Canada Corp. Compressor shroud reverse bleed holes
EP2803822B1 (fr) 2013-05-13 2019-12-04 Safran Aero Boosters SA Système de prélèvement d'air de turbomachine axiale
JP6037996B2 (ja) * 2013-10-17 2016-12-07 三菱重工業株式会社 圧縮機、及びガスタービン
JP6188069B2 (ja) * 2013-10-17 2017-08-30 三菱重工業株式会社 圧縮機、及びガスタービン
US9909497B2 (en) * 2015-05-07 2018-03-06 United Technologies Corporation Combined stability and customer bleed with dirt, water and ice rejection

Also Published As

Publication number Publication date
US11199131B2 (en) 2021-12-14
KR102142852B1 (ko) 2020-08-10
DE112017001298T5 (de) 2018-11-22
WO2017159397A1 (ja) 2017-09-21
JP2017166358A (ja) 2017-09-21
CN108779784A (zh) 2018-11-09
US20190093554A1 (en) 2019-03-28
CN108779784B (zh) 2020-12-08
KR20180108816A (ko) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10260366B2 (en) Sealing device and turbo machine
JP5535562B2 (ja) 排出スクロール及びターボ機械
US11149588B2 (en) Exhaust chamber of steam turbine, flow guide for steam turbine exhaust chamber, and steam turbine
JP6847673B2 (ja) タービン排気室
JP6689105B2 (ja) 多段軸流圧縮機及びガスタービン
US20150260042A1 (en) Axial Flow Machine
JP6783924B2 (ja) 蒸気タービンの排気室、及び、蒸気タービン
JP2016539276A (ja) 遠心圧縮機の湾曲した拡散流路部
US9822792B2 (en) Assembly for a fluid flow machine
JP5848074B2 (ja) ガスタービン、尾筒及び燃焼器
JP2013151934A (ja) タービン排気ディフューザシステム
JP6684842B2 (ja) タービン動翼及び回転機械
US20130081731A1 (en) Exhaust gas diffuser
JP6000142B2 (ja) 回転機械、及びこれを備えているガスタービン
EP3265653B1 (en) Turbine for organic rankine cycles with axial input and output
JP2014013037A (ja) タービン排気ディフューザ
JP2019044659A (ja) 遠心圧縮機
WO2019151221A1 (ja) 軸流回転機械
US11118476B2 (en) Transition duct, turbine, and gas turbine engine
JP6345331B1 (ja) ガスタービンの燃焼筒及び燃焼器並びにガスタービン
US11629608B2 (en) Axial flow turbine
EP3341569A1 (en) Non-axially symmetric transition ducts for combustors
JP2010138764A (ja) 遠心圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190313

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200310

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200407

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6689105

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150