KR20160021097A

KR20160021097A - 압축기, 및 가스 터빈

Info

Publication number: KR20160021097A
Application number: KR1020157033380A
Authority: KR
Inventors: 토마스 왈커
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2016-02-24
Also published as: US10774750B2; EP3059456A4; JP6134628B2; JP2015078662A; KR101798742B1; EP3059456B1; WO2015056455A1; CN105264237A; US20160123236A1; CN105264237B; EP3059456A1

Abstract

이 압축기는, 로터와의 사이에 공기(A)의 주유로(4)를 구획 형성하는 로터 케이싱에 마련된 정익단(91)에 있어서의 복수의 정익(10)과, 정익(10)의 하류측에서 로터 케이싱에 형성된 슬롯(13)을 통하여 주유로(4)와 연통하는 추기실을 구획 형성하는 추기실 케이싱과, 추기실 케이싱에 접속된 추기 배관(15)을 구비한다. 복수의 정익(10) 중, 추기 배관(15)에 대응하는 둘레방향(Dc)의 위치를 포함하는 영역에 위치하는 복수의 정익(10)을 제1 정익군(101)이라고 하고, 제1 정익군(101) 이외의 복수의 정익(10)을 제2 정익군(102)이라고 하면, 제1 정익군(101)에 있어서의 인접하는 정익(10)의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이, 제2 정익군(102)에 있어서의 인접하는 정익(10)의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격보다 조밀하게 되어 있다.

Description

압축기, 및 가스 터빈{COMPRESSOR AND GAS TURBINE}

본 발명은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터와, 이 로터를 둘러싸는 케이싱을 구비하는 압축기와, 이 압축기를 구비하는 가스 터빈에 관한 것이다.

본원은, 2013년 10월 17일에, 일본에 출원된 특허출원 2013-216696호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈 등에 마련되어, 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터와, 이 로터를 외주측으로부터 둘러싸는 케이싱을 구비하여 공기 등의 유체를 압축하는 압축기가 알려져 있다. 이 압축기에는, 압축된 유체의 일부를 압축기의 외부로 유도하기 위한 추기 구조를 채용하고 있는 것이 있다.

특허문헌 1에는, 케이싱의 외측 밴드에, 디퓨저 효과에 의하여 추기 시의 에너지 손실을 저감하는 둘레방향으로 뻗는 블리드 슬롯이 마련된 추기 구조를 채용하는 압축기가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평4-284136호

일반적으로, 추기 구조에서는 상기 서술한 블리드 슬롯으로부터 추기실을 통하여 추기된 유체를 압축기의 외부로 유도하는 추기 배관이 마련되어 있다. 또한, 추기된 유체가 로터의 회전에 따른 둘레방향으로의 선회 성분을 가지고 있다. 이들 요인에 의하여, 추기 배관이 마련된 둘레방향 위치를 포함하는 영역에서, 또한, 블리드 슬롯의 상류측에서 유체의 유량이 증대한다. 이로써, 주유로(主流路) 내에서, 둘레방향의 유량 분포의 불균일성이 커지는 것이 CFD(Computational Fluid Dynamics, 수치 유체 역학)를 이용한 해석에 의하여 확인되고 있다.

이러한 불균일한 유량 분포에 의하여 맥동이 발생하고, 블리드 슬롯의 하류에 배치된 동익(動翼)의 선단 부근에 실속(失速)이 발생하여, 압축 공기의 흐름 전체에 서지가 발생할 가능성이 있다. 이러한 실속, 및 서지에 의하여 압축기의 운전 효율이 저하할 가능성이 있다. 특히, 중량 경감 등의 목적으로부터 추기 배관의 수가 적게 되어 있는 경우에는 유량의 불균일성이 커지기 때문에, 서지 마진이 작아진다. 이로써, 서지가 발생할 가능성이 높아져, 압축기의 운전 효율의 저하를 초래할 가능성이 있다.

본 발명은, 주유로로부터의 유체의 추기를 행하는 슬롯 근방의 주유로 내에서 유체의 유량의 균일화를 도모함으로써, 운전 효율의 저하를 억제할 수 있는 압축기, 및 이를 구비한 가스 터빈을 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 의하면, 압축기는, 축선 둘레로 회전하는 로터와, 상기 로터를 외주측으로부터 둘러싸고, 상기 로터와의 사이에 유체의 주유로를 구획 형성하는 로터 케이싱과, 상기 로터 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하도록 둘레방향으로 간격을 두고 마련된 복수의 정익(靜翼)과, 상기 로터 케이싱의 외주측에 마련되어, 상기 정익의 하류측에서 둘레방향으로 뻗어 형성된 슬롯을 통하여, 상기 주유로와 연통하는 추기실을 구획 형성하는 추기실 케이싱과, 상기 추기실 케이싱에 외주측으로부터 접속되어, 내측에 상기 추기실 내의 상기 유체를 외부로 유도하는 추기 유로가 형성된 배관을 구비한다. 상기 복수의 정익 중, 상기 배관에 대응하는 둘레방향 위치를 포함하는 영역에 위치하는 복수의 정익을 제1 정익군이라고 하고, 상기 제1 정익군 이외의 복수의 정익을 제2 정익군이라고 정의했을 때에, 상기 제1 정익군에 있어서의 인접하는 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이, 상기 제2 정익군에 있어서의 인접하는 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격보다 조밀하게 되어 있다.

이와 같은 압축기에 의하면, 배관이 마련된 둘레방향 위치 근방에 제1 정익군이 위치하고 있음으로써, 이 위치에서 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이 좁아지고 있다. 따라서, 이 위치에서 주유로로부터 제1 정익군을 통과하여 슬롯으로 향하는 유체의 유통이 방해되어, 유체의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 슬롯 근방의, 배관이 마련된 둘레방향 위치의 주유로 내에서, 로터의 회전에 기인하여 발생하는 유체의 유량 증대를 억제할 수 있어, 유체 유량의 둘레방향 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제2 양태에 의하면, 상기 복수의 정익에서는, 상기 복수의 정익 중, 상기 배관에 대응하는 둘레방향 위치를 포함하는 영역에 위치하고, 또한, 상기 배관보다 상기 로터의 회전방향의 제1 측의 둘레방향 위치를 포함하는 영역에 위치하는 복수의 정익을, 상기 제1 정익군으로 해도 된다.

배관이 마련된 둘레방향 위치 중, 로터의 회전방향의 제1 측에서는, 로터의 회전의 영향으로 슬롯으로부터 추기실을 통하여 배관에 유입하려고 하는 유체의 유량이 커진다. 이로 인하여, 제1 정익군이 로터의 회전방향의 제1 측에 마련되어 있음으로써, 보다 효과적으로, 슬롯 근방에서의 유체 유량의 둘레방향 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제3 양태에 의하면, 상기 복수의 정익에서는, 상기 제1 정익군이 상기 제2 정익군보다 소정의 둘레방향 영역에 마련되는 상기 정익의 수량이 많게 되어 있음으로써, 상기 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이 조밀하게 되어 있어도 된다.

제1 정익군에서 제2 정익군보다 많은 정익을 마련함으로써, 용이하게 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격을 조밀하게 할 수 있다. 따라서, 주유로로부터 제1 정익군을 통과하여 슬롯으로 향하는 유체의 유통이 방해되어, 슬롯 근방의 주유로 내에서의 유체 유량의 둘레방향 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제4 양태에 의하면, 상기 복수의 정익에서는, 상기 제1 정익군에 있어서의 서로 둘레방향에 인접하는 적어도 2개의 정익이, 직경방향 외측을 향함에 따라 서로 근접하도록 마련되어 있음으로써, 상기 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이 조밀하게 되어 있어도 된다.

이와 같이 제1 정익군의 정익이 경사져 있음으로써, 정익의 수량을 변경하지 않고, 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격을 조밀하게 할 수 있다. 따라서, 제조 용이화에 의하여 코스트를 억제하면서, 주유로로부터 제1 정익군을 통과하여 슬롯으로 향하는 유체의 유통을 방해하여, 슬롯 근방의 주유로 내에서의 유체 유량의 둘레방향 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

또, 정익의 수량을 변경하지 않음으로써, 정익을 통과하는 유체의 압력 손실이 증대하지 않는다. 따라서, 정익의 프로파일 손실을 최소한으로 억제하면서, 유체 유량의 둘레방향 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제5 양태에 의하면, 가스 터빈은, 상기 로터가 회전함으로써 상기 유체로서의 공기를 압축하는 상기의 압축기와, 상기 압축기로 압축된 압축 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소기로부터의 상기 연소 가스로 구동하는 터빈을 구비한다.

상기 서술한 가스 터빈에 의하면, 상기의 압축기를 구비함으로써, 슬롯 근방의, 배관이 마련된 둘레방향 위치의 주유로 내에서, 로터의 회전에 기인하여 발생하는 유체의 유량 증대를 억제할 수 있어, 유체 유량의 둘레방향 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

상기의 압축기, 및 가스 터빈에 의하면, 정익에 제1 정익군을 마련하여, 주유로로부터의 유체의 추기를 행하는 슬롯 근방의 주유로 내에서 유체의 유량의 균일화를 도모한다. 이로써, 운전 효율의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 압축기를 구비하는 가스 터빈의 개략 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 압축기의 주요부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 압축기의 주유로 및 슬롯을 직경방향 외측으로부터 본 도로서, 도 2의 III 화살표도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 압축기를 축선방향으로부터 본 도로서, 도 2의 IV-IV 단면도를 나타낸다.
도 5는 만일 정익에 있어서의 솔리디티가 일정한 경우의 압축기의 주유로 및 슬롯을 직경방향 외측으로부터 본 도로서, 도 2의 III 화살표와 동일한 위치로부터 본 화살표도를 나타낸다. 또, 슬롯 근방의 주유로 내의 공기의 유량 분포의 해석 결과를 색의 농담으로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 압축기를 축선방향으로부터 본 도로서, 도 2의 IV-IV 단면과 동일한 위치의 단면도를 나타낸다.

[제1 실시형태]

이하, 본 발명의 실시형태에 관한 축류식의 압축기(1)에 대하여 설명한다.

먼저, 압축기(1)를 구비하는 가스 터빈(200)에 대하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(200)은, 외기(A0)를 압축하여 압축 공기(A)를 생성하는 압축기(1)와, 연료 공급원으로부터 공급된 연료(F)를 압축 공기(A)에 혼합하여 연소시켜 연소 가스(G)를 생성하는 복수의 연소기(202)와, 연소 가스(G)에 의하여 구동하는 터빈(203)을 구비하고 있다. 다만, 이하에서는, 압축 공기(A)를 공기(A)라고 한다.

터빈(203)은, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터(204)와, 이 터빈 로터(204)를 덮는 통 형상의 케이싱(205)을 가지고 있다. 터빈 로터(204)와 터빈 케이싱(205)과의 사이에는 주유로(206)가 구획 형성되어 있다.

터빈 로터(204)는, 후술하는 압축기(1)에 있어서의 로터(2)에 연결되어, 이 로터(2)와 함께 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 회전한다.

이하에서는, 회전축선(Ar)이 뻗어 있는 방향을 축방향(Da)이라고 한다. 회전축선(Ar)을 기준으로 한 직경방향을 직경방향(Dr)이라고 한다. 이 직경방향(Dr)에서 회전축선(Ar)으로부터 멀어지는 측을 직경방향(Dr)의 외측이라고 한다. 이 직경방향(Dr)에서 회전축선(Ar)에 가까워지는 측을 직경방향(Dr)의 내측이라고 한다. 회전축선(Ar)을 기준으로 한 둘레방향을 둘레방향(Dc)이라고 한다.

또, 본 실시형태에 있어서, 로터(2)가 회전하는 방향을 회전방향(R)이라고 한다. 회전방향(R)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 회전방향의 바로 앞측을 제1 측(R1)이라고 하고, 회전방향의 안측을 제2 측(R2)이라고 한다.

복수의 연소기(202)는, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여, 둘레방향(Dc)으로 서로 등간격으로 터빈 케이싱(205)에 고정되어 있다.

다음으로, 압축기(1)에 대하여 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 압축기(1)는, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 로터(2)와, 이 로터(2)를 덮는 통 형상의 로터 케이싱(3)을 구비하고 있다.

로터 케이싱(3)은, 로터(2)와의 사이에 압축 공기(A)가 흐르는 환 형상의 주유로(4)를 구획 형성하고 있다. 또, 로터 케이싱(3)은, 내주측의 면에 축방향(Da)으로 간격을 두고 마련된 복수의 정익단(靜翼段)(9)을 가지고 있다.

각각의 정익단(9)은, 복수의 정익(10)을 가지고 있다. 이들 복수의 정익(10)은, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여, 둘레방향(Dc)으로 서로 간격을 두고 환 형상으로 나열되어, 하나의 정익단(9)을 구성하고 있다. 각각의 정익(10)은 로터 케이싱(3)의 내주측의 면으로부터 직경방향(Dr)의 내측을 향하여 뻗어 있다.

로터(2)는, 축방향(Da)으로 뻗는 로터 본체(5)와, 이 로터 본체(5)의 외주에 고정되어, 축방향(Da)으로 간격을 두고 마련된 복수의 동익단(動翼段)(7)을 가지고 있다.

로터 본체(5)는, 회전축선(Ar)을 중심으로 하는 축 형상의 부재이며, 축방향(Da)으로 뻗어 있다.

각각의 동익단(7)은, 복수의 동익(8)을 가지고 있다. 이들 복수의 동익(8)은, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여, 둘레방향(Dc)으로 서로 간격을 두고 환 형상으로 나열되어, 하나의 동익단(7)을 구성하고 있다. 각각의 동익(8)은 로터 본체(5)의 외주로부터 직경방향(Dr)의 외측을 향하여 뻗어 있다. 하나의 동익단(7)은, 하나의 정익단(9)의 하류측에 배치됨으로써, 이들 동익단(7)과 정익단(9)이 교대로 나열되어 마련되어 있다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 압축기(1)는, 주유로(4)에 외기(A0)를 도입하여, 복수의 정익단(9) 및 복수의 동익단(7)에 의하여 단계적으로 압축하여, 압축 공기(A)를 생성하는 다단식 축류 압축기이다.

압축기(1)는, 또한, 로터 케이싱(3)의 외주측에 마련된 추기실 케이싱(6)과, 추기실 케이싱(6)에 접속된 복수의 추기 배관(15)을 구비하고 있다.

추기실 케이싱(6)은, 로터 케이싱(3)으로부터 직경방향(Dr)의 외측으로 돌출되도록 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 환 형상으로 형성되어 있다. 추기실 케이싱(6)은, 로터 케이싱(3)과의 사이에 환 형상의 공간이 되는 추기실(12)을 구획 형성하고 있다.

또, 축방향(Da)에 있어서 서로 인접하는 정익단(9)과 동익단(7)과의 사이에는, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 둘레방향(Dc)으로 환 형상으로 뻗어 추기실(12)과 주유로(4)를 연통하는 슬롯(13)이 로터 케이싱(3)에 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 이 슬롯(13)은, 추기실(12)의 직경방향(Dr)의 내측으로부터 주유로(4)를 향함에 따라 축방향(Da)을 따라 하류에서 상류를 향하여 경사져 형성되어 있다.

추기 배관(15)은, 추기실 케이싱(6)에 외주측으로부터 접속되어 직경방향(Dr)의 외측으로 뻗어 있다. 이 추기 배관(15)의 내측에는 추기실(12)에 연통하는 추기 유로(14)가 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 이 추기 배관(15)은, 둘레방향(Dc)으로 간격을 두고 추기실 케이싱(6)에 접속되어 있다. 추기 배관(15)의 수량은, 압축기(1)의 기종에 따라 다르다.

이와 같이, 공기(A)는 주유로(4)로부터 슬롯(13), 추기실(12), 추기 배관(15)을 경유하여 추기된다. 추기된 공기(A)는 압축기(1)의 외부로 유도된다.

여기에서, 정익단(9)에 대하여 더 상세하게 설명한다.

정익단(9) 중에서, 슬롯(13)의 상류측에서, 이 슬롯(13)에 가장 근접하여 마련된 정익단(9)을 정익단(91)이라고 한다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 이 정익단(91)을 구성하는 정익(10) 중, 추기 배관(15)에 대응하는 둘레방향 위치(Dc)를 포함하는 영역에 위치하는 복수의 정익(10)을, 제1 정익군(101)이라고 한다. 또, 제1 정익군(101) 이외의 복수의 정익(10)을 제2 정익군(102)이라고 정의한다.

본 실시형태에서는, 제1 정익군(101)은, 추기 배관(15)이 마련된 둘레방향(Dc)의 위치보다 로터 본체(5)의 회전방향(R)의 제1 측(R1)의 둘레방향(Dc)의 위치를 포함하는 영역에 위치하고 있다.

이 제1 정익군(101)에 있어서의 인접하는 정익(10)에서의 직경방향(Dr)의 외측의 단부끼리의 간격이, 제2 정익군(102)에 있어서의 인접하는 정익(10)에서의 직경방향(Dr)의 외측의 단부끼리의 간격보다 조밀하게 되어 있다.

보다 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 제1 정익군(101)이, 제2 정익군(102)보다, 소정의 둘레방향 영역에 마련되는 정익(10)의 수량이 많게 되어 있다. 즉, 정익(10)의 솔리디티 C/S는, 제1 정익군(101)이 제2 정익군(102)보다 크다.

솔리디티 C/S는, 정익(10)의 축방향(Da)의 치수를, 둘레방향(Dc)에 인접하는 정익(10)끼리의 사이의 둘레방향(Dc)의 거리로 나눈 값이다. 여기에서 본 실시형태에서의 솔리디티 C/S는, 정익(10)에 있어서의 직경방향(Dr)의 외측의 단부에서의 값을 나타낸다.

이와 같은 압축기(1)에 의하면, 슬롯(13)의 상류측의 정익단(91)에 제1 정익군(101)을 마련함으로써, 추기 배관(15)이 마련된 둘레방향(Dc)의 위치 근방에 제1 정익군(101)이 위치하여, 이 위치에서 정익(10)의 직경방향(Dr)의 외측의 단부끼리의 간격이 좁게 되어 있다.

도 5에는, 만일 정익단(91)에 제1 정익군(101)이 마련되지 않고, 모두가 제2 정익군(102)과 동일한 솔리디티 C/S로 되어 있는 경우, 즉, 정익(10)의 솔리디티 C/S가 일정한 경우가 나타나 있다. 이러한 경우에는, 로터(2)의 회전에 의하여 공기(A)가 선회 성분을 가지는 것에 기인하여, 슬롯(13) 근방의 주유로(4) 내에서, 공기(A)의 유량에 둘레방향(Dc)의 분포가 발생한다. 보다 구체적으로는, 도 5에 나타내는 색이 옅은 부분이 유량이 작은 부분이며, 색이 진한 부분이 유량이 큰 부분이다.

도 5에 의하면, 공기(A)의 유량이 커지는 현상은, 추기 배관(15)이 마련된 둘레방향(Dc)의 위치 근방에서 확인되고 있다. 또한, 로터(2)의 회전방향(R)의 제1 측(R1), 또한, 축방향(Da)의 상류측에서, 공기(A)의 유량이 커지는 현상이 현저하다.

본 실시형태에서는, 추기 배관(15)이 마련된 둘레방향(Dc)의 위치보다 로터(2)의 회전방향(R)의 제1 측(R1)의 둘레방향(Dc)의 위치를 포함하는 영역에 제1 정익군(101)을 마련한 것에 의하여, 주유로(4)로부터 제1 정익군(101)을 통과하여 슬롯(13)에 유입하는 공기(A)의 유통을, 효과적으로 방해하는 것이 가능하게 된다.

그 결과, 제1 정익군(101)이 마련된 둘레방향(Dc)의 영역에서 공기(A)의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 슬롯 근방의 주유로(4) 내에서의 공기(A)의 유량에 대하여, 둘레방향(Dc)의 분포의 균일화를 효과적으로 도모하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태의 압축기(1)에 의하면, 슬롯(13)의 상류측에 근접하는 정익(10)에 제1 정익군(101)을 마련함으로써, 주유로(4)로부터의 추기를 행하는 슬롯(13)의 근방에서의 공기(A)의 유량의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이로써, 서지 마진을 증대시켜, 운전 효율의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.

경량화를 도모하기 위하여, 만일 추기 배관(15)의 수량을 줄일 필요가 있는 경우이더라도, 이와 같이 정익단(91)에서의 솔리디티 C/S를 조정함으로써, 슬롯(13)의 근방의 주유로(4) 내에서 공기(A)의 유량의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이로써, 운전 효율의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.

[제2 실시형태]

다음으로, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 압축기(1A)에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 압축기(1A)는, 제1 정익군(101A)이 제1 실시형태와는 다르다.

제1 정익군(101A)에서는, 정익(10)이, 직경방향(Dr)의 외측을 향함에 따라 둘레방향(Dc)으로 경사져 있다.

보다 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 제1 정익군(101A)에 마련된 3개의 정익(10) 중에서, 둘레방향(Dc)의 양단에 위치하는 정익(10a) 및 정익(10c)이, 이들 사이에 마련된 정익(10b)에 근접하도록 경사져 있다. 이로써, 정익(10a)과 정익(10b)과의 사이, 및 정익(10c)과 정익(10b)과의 사이에서의 솔리디티 C/S가, 제2 정익군(102)에서의 솔리디티 C/S보다 크게 되어 있다.

본 실시형태의 압축기(1A)에 의하면, 제1 정익군(101A)에서 정익(10)이 경사져 마련되어 있음으로써, 정익(10)의 수량을 증대시키지 않고, 제1 정익군(101A)에서 인접하는 정익(10)의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격을 좁힐 수 있다. 즉, 정익(10)끼리의 간격을 조밀하게 하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 제조 용이화에 의하여 코스트를 억제하면서, 주유로(4)로부터 제1 정익군(101A)을 통과하여 슬롯(13)으로 향하는 공기(A)의 유통을 방해하여 공기(A)의 유량을 추가로 저감할 수 있다. 그 결과, 슬롯(13) 근방의 주유로(4) 내에 있어서의 공기(A)의 유량에 대하여, 둘레방향(Dc)의 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

또, 제1 정익군(101A)에서 정익(10)의 수량을 변경하지 않음으로써, 정익(10)을 통과하는 공기(A)의 압력 손실이 증대하지 않는다. 따라서, 정익(10)의 프로파일 손실을 최소한으로 억제하면서, 주유로(4)로부터 제1 정익군(101A)을 통과하여 슬롯(13)으로 향하는 공기(A)의 유량의 저감이 가능하게 된다.

본 실시형태에서는, 제1 정익군(101A)에서의 2개의 정익(10)이 경사함으로써, 솔리디티 C/S를 증대시켰지만, 서로 둘레방향(Dc)에 인접하는 적어도 2개의 정익(10)을, 직경방향(Dr)의 외측을 향함에 따라 서로 근접하도록 마련함으로써, 솔리디티 C/S를 증대시키는 것이 가능하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세를 설명했지만, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 다소의 설계 변경도 가능하다.

예를 들면, 제1 정익군(101(101A))은, 추기 배관(15)보다 회전방향(R)의 제1 측(R1)에 마련되어 있다. 그러나, 도 5의 해석 결과에 나타내는 바와 같이, 회전방향(R)의 제1 측(R1) 이외에 있어서의 추기 배관(15)이 마련된 위치의 근방에도, 슬롯(13) 근방의 주유로(4) 내의 공기(A)의 유량이 크게 되어 있는 부분이 있다. 이로 인하여, 이 유량이 크게 되어 있는 부분에 대응하는 위치, 즉, 회전방향(R)의 제2 측(R2)으로서, 추기 배관(15)이 마련된 위치에 대응하는 둘레방향(Dc)의 위치를 포함하는 영역에 제1 정익군(101(101A))이 마련되어도 된다.

산업상 이용가능성

상기의 압축기, 및 가스 터빈에 의하면, 정익에 제1 정익군을 마련함으로써, 주유로로부터의 추기를 행하는 슬롯 근방의 주유로 내에서 유체의 유량의 균일화를 도모할 수 있다. 이로써, 운전 효율의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.

1, 1A 압축기
2 로터
3 로터 케이싱
4 주유로
5 로터 본체
6 추기실 케이싱
7 동익단
8 동익
9 정익단
10, 10a, 10b, 10c 정익
12 추기실
13 슬롯
14 추기 유로
15 추기 배관
91 정익단
101, 101A 제1 정익군
102 제2 정익군
R 회전방향
R1 회전방향의 제1 측
R2 회전방향의 제2 측
Ar 회전축선
Da 축방향
Dr 직경방향
Dc 둘레방향
A 공기(압축 공기, 유체)
A0 외기
200 가스 터빈
202 연소기
203 터빈
204 터빈 로터
205 터빈 케이싱
206 주유로
F 연료
G 연소 가스

Claims

축선 둘레로 회전하는 로터와,
상기 로터를 외주측으로부터 둘러싸고, 상기 로터와의 사이에 유체의 주유로를 구획 형성하는 로터 케이싱과,
상기 로터 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하도록 둘레방향으로 간격을 두고 마련된 복수의 정익과,
상기 로터 케이싱의 외주측에 마련되어, 상기 정익의 하류측에서 둘레방향으로 뻗어 형성된 슬롯을 통하여, 상기 주유로와 연통하는 추기실을 구획 형성하는 추기실 케이싱과,
상기 추기실 케이싱에 외주측으로부터 접속되어, 내측에 상기 추기실 내의 상기 유체를 외부로 유도하는 추기 유로가 형성된 배관을 구비하고,
상기 복수의 정익 중, 상기 배관에 대응하는 둘레방향 위치를 포함하는 영역에 위치하는 복수의 정익을 제1 정익군이라고 하고, 상기 제1 정익군 이외의 복수의 정익을 제2 정익군이라고 정의했을 때에, 상기 제1 정익군에 있어서의 인접하는 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이, 상기 제2 정익군에 있어서의 인접하는 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격보다 조밀하게 되어 있는, 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 정익에서는, 상기 복수의 정익 중, 상기 배관에 대응하는 둘레방향 위치를 포함하는 영역에 위치하고, 또한, 상기 배관보다 상기 로터의 회전방향의 제1 측의 둘레방향 위치를 포함하는 영역에 위치하는 복수의 정익을, 상기 제1 정익군으로 하는, 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 정익에서는, 상기 제1 정익군이 상기 제2 정익군보다 소정의 둘레방향 영역에 마련되는 상기 정익의 수량이 많게 되어 있음으로써, 상기 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이 조밀하게 되어 있는, 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 정익에서는, 상기 제1 정익군에 있어서의 서로 둘레방향으로 인접하는 적어도 2개의 정익이, 직경방향 외측을 향함에 따라 서로 근접하도록 마련되어 있음으로써, 상기 정익의 직경방향 외측의 단부끼리의 간격이 조밀하게 되어 있는, 압축기.
상기 로터가 회전함으로써 상기 유체로서의 공기를 압축하는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 압축기와,
상기 압축기로 압축된 압축 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와,
상기 연소기로부터의 상기 연소 가스로 구동하는 터빈을 구비하는, 가스 터빈.