[发明专利]轴流旋转机械及扩散器

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于燃气轮机等的轴流旋转机械及扩散器。

本申请书对于2013年3月29日提出申请的专利特愿2013-071075号主张优先权，并在此援用其内容。

背景技术

燃气轮机上设置有连接于压缩机和涡轮机等的轴流旋转机械下游的扩散器。压缩空气和燃烧气体等的工作流体流动的减速及压力恢复即静压恢复，通过扩散器进行，例如参照专利文献1，2。

在图12所示的燃气轮机102中，连接于涡轮机下游的扩散器101是将内周侧内壁108和朝向下游一侧扩径形成的外周侧内壁109同心配置形成的。内周侧内壁108和外周侧内壁109之间形成有环状流路110。燃气轮机102在外侧具备涡轮机壳体3。涡轮机壳体3的内部配置有多级静叶5和动叶6的组合。

安装有末级动叶6f的转子20的后端由轴承12支撑。收容轴承12的轴承外壳11与涡轮机壳体3的中心由被配置成放射状的横切工作流体的流动的多个支柱14同心地支撑。支柱14上覆盖着支柱盖15以免暴露于高温废气。而且，支柱14的下游一侧设置有被配置成放射状的横切工作流体的流动的筒状进入口16。

接下来，参照附图13说明连接于压缩机下游一侧的扩散器。燃气轮机102B具有压缩机50、被供应压缩机50中生成的压缩空气的燃烧器51和涡轮机52。压缩机50是配置有多级静叶5B和动叶6B的组合的构成。

连接于燃气轮机102B的压缩机50的下游一侧的扩散器101B，同心配置了从相对于压缩机50的末级叶片7的下游一侧位置朝向下游一侧缩径的内周侧内壁108和扩径的外周侧内壁109B。

末级叶片7是多个静叶5B和多个动叶6B中位于最下游一侧的叶片。 相对于静叶5B和动叶6B的下游一侧存在OGV，即存在出口导向叶片时，OGV成为末级叶片7。内周侧内壁108B和外周侧内壁109B之间形成有环状流路110B。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005-290985号公报

专利文献2：日本专利特开平8-210152号公报

发明内容

要解决的技术问题

参照图12，13，扩散器101，101B是环状流路110，110B的入口部面积和出口部面积之比越大越能够减速流动。因此，环状流路110，110B中，从提高功能的角度来看，优选为使内周侧内壁108，108B朝向下游一侧缩径。

在此，内周侧内壁108，108B被设置成朝向下游一侧缩径的形状时，工作流体的流动有可能从内周侧内壁108，108B的壁面剥离。若流动剥离会产生能量损失，因此会导致扩散器性能降低。

本发明的目的在于提供一种不剥离工作流体的流动，并扩大环状流路的截面面积，从而提高性能的轴流旋转机械及扩散器。

技术方案

根据本发明的第一实施形态，一种轴流旋转机械，其具有：转子，其具备多个动叶且在轴线周围旋转自如；定子，其具备邻接于所述多个动叶而配置的多个静叶；轴流旋转部，其由所述转子和所述定子形成；以及，扩散器，其连接于所述轴流旋转部的下游，且向轴线方向延伸而形成为环状流路，其特征在于，所述轴流旋转部的内周侧内壁中，作为与末级叶片的轴线方向上的位置相对应的内周侧内壁的末级叶片部内周侧内壁的直径形成为，相对于所述末级叶片的前缘位置所述末级叶片的后缘位置的直径更小，所述末级叶片为所述多个动叶和所述多个静叶中的最下游一侧的 叶片，作为所述扩散器的内周侧内壁的扩散器内周侧内壁，随着朝向作为下游一侧的轴线方向的第一侧，全部或一部分逐渐缩径。

根据上述构成，从扩散器的入口上游进行内周侧内壁的缩径，因此，从入口上游就能得到顺畅的扩散器效果。而且，能够将扩散器内周侧内壁的一部分或者整体形成为缓慢的倾斜，并能够降低剥离。

在上述轴流旋转机械中，所述扩散器内周侧内壁的缩径，可从所述末级叶片部内周侧内壁的下游一侧的端部开始。

根据上述构成，上游一侧的末级叶片部内周侧内壁和下游一侧的扩散器内周侧内壁倾斜着连接，因此，能够使来自上游一侧的流动变得更加顺畅。

在上述轴流旋转机械中，所述扩散器内周侧内壁的倾斜角可以是，从末级叶片部内周侧内壁的所述末级叶片的前缘至后缘的平均倾斜角以上，且不足0°。

根据上述构成，轴流旋转部中，工作流体具有旋流成分，且半径方向的惯性力起作用。因此，即便倾斜很大也难以剥离，但是，没有旋回成分或者旋回成分较少的扩散器中，可通过将倾斜设置缓慢从而防止剥离。