(57)【要約】【課題】本発明の目的は、簡単な構造でダンピング効果を奏するとともに、空力性能を向上させた圧縮機を提供することにある。【解決手段】環状流路を形成するケーシング６の内周面側に周方向に取付けられる静翼４と、前記ケーシングに支持されるとともに、前記環状流路の内径側の隔壁として前記静翼の径方向内側に配置されるインナーバレル７とを備え、前記静翼は前記インナーバレルと対向する位置のケーシング内周面に取付けられる外側シュラウド１０と、翼部を内径側で支持する内側シュラウド１１とを有し、前記内周シュラウドは該内周シュラウドと対向するインナーバレルの外周面に形成された環状溝内に配置される圧縮機において、外側シュラウド１０，内側シュラウド１１及び翼部９により構成される前記静翼を一体削り出しにより形成する。【選択図】  図１
2011208505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状流路を形成するケーシングの内周面側に周方向に取付けられる静翼と、前記ケーシングに支持されるとともに、前記環状流路の内径側の隔壁として前記静翼の径方向内側に配置されるインナーバレルとを備え、
前記静翼は前記インナーバレルと対向する位置のケーシング内周面に取付けられる外周シュラウドと、翼部を内径側で支持する内側シュラウドとを有し、前記内周シュラウドは該内周シュラウドと対向するインナーバレルの外周面に周方向に形成された溝部の空間内に配置される圧縮機において、
外側シュラウド，内側シュラウド及び翼部により構成される前記静翼を一体削り出しにより形成したことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、
周方向に隣接する複数枚の静翼を静翼環セグメントとして一体形成し、該静翼環セグメントを前記ケーシングの周方向に複数取付けてリング状の静翼環を形成したことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載の圧縮機において、
前記静翼環を軸方向に複数段連続して配置することを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の高圧側では圧力負荷が大きく、起動時に生じうる不正規な圧力変動に起因する励振力により、翼に振動応力が作用してしまう。
【０００３】
このため従来では、例えば特開２００７−１９８２９３号公報に記載されているように、外周シュラウドと内周シュラウドを一体形成した静翼単体について、周方向に隣接する静翼複数枚を前記内側シュラウド周方向の長さを有した軸方向に２分割されるシールホルダでボルトにより挟持することで剛性を高め、翼振動に対するダンピングを向上させる構造が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特開２００７−１９８２９３号公報の記載された構造の場合、運転中の振動によりシールホルダを固定しているボルト締結部が緩む虞があり、また、組立構造が複雑であり、形状の自由度が小さく、さらには、シールホルダを取り付けるためのスペースを確保する必要がある。
【０００６】
今後はさらなるガスタービンの大容量化による空気風量の増加、また、性能向上のための高圧力比化による圧力負荷および空気温度の増加が予想され、より構造が簡単で形状の自由度が高くダンピング効果を有する高性能な圧縮機静翼構造が求められている。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構造でダンピング効果を奏するとともに、空力性能を向上させた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の圧縮機は、環状流路を形成するケーシングの内周面側に周方向に取付けられる静翼と、前記ケーシングに支持されるとともに、前記環状流路の内径側の隔壁として前記静翼の径方向内側に配置されるインナーバレルとを備え、前記静翼は前記インナーバレルと対向する位置のケーシング内周面に取付けられる外周シュラウドと、翼部を内径側で支持する内側シュラウドとを有し、前記内周シュラウドは該内周シュラウドと対向するインナーバレルの外周面に周方向に形成された溝部の空間内に配置される圧縮機において、外側シュラウド、内側シュラウド及び翼部により構成される前記静翼を一体削り出しにより形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な構造でダンピング効果を奏するとともに、空力性能を向上させた圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンの断面構造図。
【図２】図１に示す圧縮機出口部の拡大図。
【図３】静翼環セグメントの斜視図。
【図４】静翼環セグメントを軸方向から見た図。
【図５】図１に示す圧縮機出口部の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ガスタービンの断面構造例である。ガスタービンは大きく分けて圧縮機１，燃焼器２およびタービン３によって構成されている。圧縮機１は大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮し、燃焼器２は圧縮機１から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成し、そしてタービン３は燃焼器２から導入した燃焼ガスの膨張の際に回転動力を発生する。
【００１２】
また、ガスタービンの構成要素である圧縮機１は、静翼４，動翼５，回転軸であるホイール８により構成される。静翼４は、翼部の根元側（径方向外側）に形成された植込み部が、ケーシング６の内周側に設けられた周方向溝部に、圧縮機回転軸の周方向に沿って複数挿入され固定される。また、動翼５はホイール８側に、その周方向に複数取付けられ、ホイール８が駆動されることによって回転する。ケーシング６の周方向に環状に取付けられた複数の静翼４、或いはホイール８に環状に取付けられた複数の動翼５は、軸方向に沿って複数列に配置される。これらの静翼列及び動翼列は流体（空気）の流れ方向に交互に配置され、段落を形成している。
【００１３】
なお、圧縮機１の高圧（出口）側は、図２に示すように、流体の流れ方向（軸方向）に向かって複数列、図示の例では３列連続して静翼４を配置している。これらの高圧側静翼は、その上流側の静翼列と動翼列によって構成される段落部で昇圧された圧縮空気を整流することを目的として設置されたものである。また、これらの整流用の静翼の径方向内側には、ケーシング６に支持されたインナーバレル７が設けられている。このインナーバレル７は、ケーシング６により形成される環状流路の内径側の隔壁（内筒）として設置されるものである。
【００１４】
次に、本実施例における静翼構造を図３，図４を用いて説明する。本実施例の静翼４は、複数枚の翼部９が外側シュラウド１０及び内側シュラウド１１と一体形成された静翼環セグメント１２として構成されている。この静翼環セグメント１２は、この翼部９，外側シュラウド１０，内側シュラウド１１を機械加工による一体削り出しによって形成される。そして、静翼環セグメント１２の取付けは、外側シュラウド１０の植込み部をケーシング６の周方向溝部に挿入することにより行う。このようにして、複数個の静翼環セグメント１２を順次挿入することにより、リング状の静翼環を形成する。
【００１５】
上記のように、本実施例では圧縮機の静翼を一体形成による静翼環セグメントとすることで、剛性を高めたダンピング構造とすることが可能である。
【００１６】
次に、図５を用いて、圧縮空気の高圧側から低圧側へのリーク量の低減効果について説明する。本実施例における整流用の静翼は、インナーバレル７と対向する位置に軸方向に連続して複数段が配置される。なお、内側シュラウド１１と対向するインナーバレル７には、その外周側に周方向に沿って所定の深さを有する環状溝が形成されている。そして、静翼４（静翼環セグメント１２）がケーシング６に取付けられると、内側シュラウド１１はその一部または全てが前述した環状溝の空間内に配置された状態となる。なお、内側シュラウド１１はインナーバレル７と接触状態にはなく、所定の間隙を有して配置される。
【００１７】
このように構成された圧縮機では、ある静翼のインナーバレル７と内側シュラウド１１との間隙からの吸込み空気ａと、その下流側（高圧側）の静翼の間隙からの吹出し空気ｂとの干渉を避けるため、ある静翼列とその下流側の静翼列との距離Ｃをなるべく大きく確保する必要がある。このためには、内側シュラウド１１の軸方向長さＡを最小とする必要があるが、特開２００７−１９８２９３号公報に記載するような複雑構造となっている従来技術では、内側シュラウド１１の軸方向長さＡを小さくすることが困難であった。
【００１８】
一方、本実施例の静翼構造は、外側シュラウド１０から翼部９（プロファイル），内側シュラウド１１に至るまで一体削り出しによって形成しているため、内側シュラウド１１の軸方向長さＡを極小とし、且つＡを寸法精度良く製作することが可能となる。更には、内側シュラウド１１には別の部品がなく、それ単体によって形成しているため軸方向長さＡを最小とすることができる。
【００１９】
また、静翼は高圧側のガス力Ｆによって、外側シュラウド１０を基点として低圧側（上流側）に傾く。このとき、内側シュラウド１１の軸方向長さＡが大きいと、内側シュラウド１１がインナーバレル７の環状溝からガスパスに飛び出してしまい、性能の低下を招いてしまう。しかしながら、本実施例の構造によれば、ガスパスへの飛び出しを極小にできるため、空力性能を向上させることが可能となる。
【００２０】
上述したように、本実施例における静翼の構造は、周方向に隣接する静翼複数枚と前記周方向長さを有した外周シュラウドと内周シュラウドから成る静翼環セグメントを機械加工により一体形成し、前記静翼環セグメントをケーシングに周方向に設けられた溝に複数挿入することによりリング状の静翼環を形成し、前記静翼環が軸方向に複数段連続して配置されている。一体形成による静翼環セグメントとすることで剛性を高めたダンピング構造とすることが可能である。
【００２１】
また、連続して配置された静翼環の内周シュラウドはインナーバレル外周に周方向に設けられた溝に接触しない隙間を有して配置されており、内周シュラウドの軸方向幅を小さくすることで前記インナーバレルに設けられた溝の間隔を広くとることにより、圧縮空気が高圧である下流側から低圧である上流側へ前記溝を通りリークするのを最小限にし、性能維持が可能であり、構造が簡単のため、形状の自由度を十分に確保することが可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１  圧縮機
２  燃焼器
３  タービン
４  静翼
５  動翼
６  ケーシング
７  インナーバレル
８  ホイール
９  翼部
１０  外側シュラウド
１１  内側シュラウド
１２  静翼環セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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